JP2016523794A - Spherical particles, their production and methods of using them - Google Patents

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Abstract

(A)ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の少なくとも1種の遷移金属混合水酸化物または遷移金属混合炭酸塩と、(B)Ba、Al、ZrまたはTiの少なくとも1種のフッ化物、酸化物または水酸化物とを含む球状粒子であって、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属は、主に+2酸化状態にあり、フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)が、ドメインの形態で球状粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%の程度まで封入されている、球状粒子。(A) at least one transition metal mixed hydroxide or transition metal mixed carbonate of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium; and (B) Ba, Al, Spherical particles containing at least one fluoride, oxide or hydroxide of Zr or Ti, wherein the transition metal in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is mainly composed of In the +2 oxidation state, fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is present in the form of domains in the outer shell of spherical particles to the extent of at least 75%, transition metal hydroxylation Spherical particles encapsulated to the extent of at least 90% with the product (A) or transition metal carbonate (A).

Description

本発明は、
(A)ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の少なくとも1種の遷移金属混合水酸化物または遷移金属混合炭酸塩と、
(B)Ba、Al、ZrまたはTiの少なくとも1種のフッ化物、酸化物または水酸化物と
を含む球状粒子であって、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属は、主に+2酸化状態にあり、
フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)が、ドメインの形態で球状粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%の程度まで封入されている(覆われている)、球状粒子に関する。
The present invention
(A) at least one transition metal mixed hydroxide or transition metal mixed carbonate of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium;
(B) Spherical particles containing at least one fluoride, oxide or hydroxide of Ba, Al, Zr or Ti, in transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) These transition metals are mainly in the +2 oxidation state,
Fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is present to the extent of at least 75% in the outer shell of spherical particles in the form of domains, transition metal hydroxide (A) or transition It relates to spherical particles which are encapsulated (covered) to the extent of at least 90% with metal carbonate (A).

エネルギーの保存は、長い間高まる関心の対象となっている。電気化学セル、例えば電池または蓄電池は、電気エネルギーを保存するために役立ち得る。最近では、リチウムイオン電池が特に関心の対象となっている。それらは、いくつかの技術的側面において、従来の電池よりも優れている。例えば、それらは、水性電解質に基づく電池では得ることができない電圧を発生させるために使用され得る。   Energy conservation has long been a subject of increasing interest. Electrochemical cells such as batteries or accumulators can serve to store electrical energy. Recently, lithium ion batteries have been of particular interest. They are superior to conventional batteries in several technical aspects. For example, they can be used to generate voltages that cannot be obtained with batteries based on aqueous electrolytes.

リチウムイオン電池において、電極が作製される材料、より具体的にはカソードが作製される材料が、重要な役割を果たす。   In lithium ion batteries, the material from which the electrode is made, more specifically the material from which the cathode is made, plays an important role.

多くの場合において、使用される活性材料は、リチウム含有遷移金属混合酸化物、特にリチウム含有ニッケル−コバルト−マンガン酸化物である。   In many cases, the active material used is a lithium-containing transition metal mixed oxide, in particular a lithium-containing nickel-cobalt-manganese oxide.

多くの電池において、電池への機械的損傷があった場合、または過度の熱応力があった場合における、特に短絡に関する不十分なサイクル安定性、寿命および信頼性の結果、問題が生じており、これらにはそれぞれまだ改善の必要性がある。   Many batteries have problems as a result of inadequate cycle stability, lifetime and reliability, especially with regard to short circuits, when there is mechanical damage to the battery or excessive thermal stress, Each of these still needs improvement.

そのような問題を解決するために、1種または複数種の金属、例えばBa、Zr、AlまたはTiでドープされたリチウム含有ニッケル−コバルト−マンガン酸化物が使用されており、例えば、EP2238636を参照されたい。そのようなドープされたリチウム含有遷移金属混合酸化物は、典型的には、複数段階プロセスにおいて作製され、それぞれ前駆体とも呼ばれる難溶性化合物または複数種の難溶性化合物の混合物が、まず遷移金属塩の1種または複数種の溶液から沈殿される。この前駆体は、第2の段階において、通常600℃から1000℃の範囲内で熱処理される。前駆体の特性は、活性材料の特性に大きな影響を有する。前駆体は、その後、外表面上にコーティングされた前駆体を得るために、少量のBa、Ti、AlまたはZrの化合物でコーティングされ得る。別の変形例において、手順は、遷移金属塩の溶液を、Ba、Ti、AlまたはZrの可溶性化合物と混合し、遷移金属と共に添加された金属を沈殿させることである。   To solve such problems, lithium-containing nickel-cobalt-manganese oxides doped with one or more metals such as Ba, Zr, Al or Ti have been used, see for example EP2386636 I want to be. Such doped lithium-containing transition metal mixed oxides are typically made in a multi-step process, where a sparingly soluble compound or mixture of sparingly soluble compounds, each also referred to as a precursor, is first transition metal salt. From one or more solutions. This precursor is heat-treated in the second stage, usually in the range of 600 ° C to 1000 ° C. The properties of the precursor have a great influence on the properties of the active material. The precursor can then be coated with a small amount of a Ba, Ti, Al or Zr compound to obtain a precursor coated on the outer surface. In another variation, the procedure is to mix the transition metal salt solution with a soluble compound of Ba, Ti, Al or Zr to precipitate the added metal with the transition metal.

しかしながら、欠点は、Al、TiOまたはBaO等の多くの場合非電気伝導性である化合物によるコーティングが、電池の電力負荷能力を明らかに低減することである。また、いくつかの場合において、コーティングされたカソード材料は、出力導体への粒子のより低い接続を許容することが観察される。さらなる欠点は、経年劣化現象の結果、コーティングが電池材料の残りの部分から剥離し得ることである。 However, the drawback is that coating with compounds that are often non-electrically conductive, such as Al 2 O 3 , TiO 2 or BaO, clearly reduces the power load capability of the battery. Also, in some cases, it is observed that the coated cathode material allows a lower connection of particles to the output conductor. A further disadvantage is that the coating can peel from the rest of the battery material as a result of the aging phenomenon.

WO2009/074311は、電池材料用の前駆体を生成するための方法を開示しており、ニッケル−コバルト−マンガン混合水酸化物の沈殿中に、二酸化チタンの分散物が連続的に添加される。開示されている方法の欠点は、多くの場合において、電池の電流耐久性に対し悪影響を有し得る二酸化チタン粒子が電池材料中に見出されることである。   WO 2009/074311 discloses a method for producing a precursor for battery materials, in which a dispersion of titanium dioxide is continuously added during precipitation of a nickel-cobalt-manganese mixed hydroxide. A drawback of the disclosed method is that in many cases titanium dioxide particles are found in battery materials that can have an adverse effect on battery current durability.

EP2238636EP2238636 WO2009/074311WO2009 / 074311

したがって、対応される問題は、まず、電池への機械的損傷があった場合、または過度の熱応力があった場合における、特に短絡に関する改善された信頼性を有するが、一方で電力負荷能力に関する欠点を受け入れる必要のないリチウムイオン電池用のカソード材料を提供する問題であった。対応されるさらなる問題は、まず、電力負荷能力の点での欠点を受け入れる必要なく改善された信頼性を有するリチウムイオン電池用のカソード材料を生成するための方法を提供する問題であった。   Thus, the problem addressed is to have improved reliability, especially with respect to short circuits, in the case of mechanical damage to the battery or excessive thermal stress, while on the power load capability. It was a problem to provide a cathode material for lithium ion batteries that did not have to accept the drawbacks. A further problem addressed was first the problem of providing a method for producing a cathode material for lithium ion batteries with improved reliability without having to accept the drawbacks in terms of power load capability.

カソード材料の前駆体は、カソード材料に重大な影響を有することが判明している。したがって、最初に定義される前駆体が見出されており、これらは、球状粒子の形態で得られ、また、本発明に関連して、本発明の球状粒子、またはそれ以外には省略して本発明の粒子と呼ばれる。   Cathode material precursors have been found to have a significant impact on the cathode material. Accordingly, the first defined precursors have been found, which are obtained in the form of spherical particles, and in the context of the present invention, omit the spherical particles of the present invention or otherwise. Called particles of the present invention.

本発明の球状粒子は、
(A)それぞれニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の、本発明に関連して省略して遷移金属水酸化物(A)とも呼ばれる少なくとも1種の遷移金属混合水酸化物、または本発明に関連して省略して遷移金属炭酸塩(A)とも呼ばれる少なくとも1種の遷移金属混合炭酸塩と、
(B)Ba、Al、ZrまたはTiの、少なくとも1種のフッ化物、酸化物または水酸化物とを含み、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属は、主に+2酸化状態にあり、
フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)が、ドメインの形態で球状粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%の程度まで封入されている。
The spherical particles of the present invention are
(A) at least one of at least three different transition metals each selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium, abbreviated in the context of the present invention and also referred to as transition metal hydroxide (A) A transition metal mixed hydroxide, or at least one transition metal mixed carbonate, also referred to as transition metal carbonate (A) for brevity in connection with the present invention;
(B) at least one fluoride, oxide or hydroxide of Ba, Al, Zr or Ti, and the transition metal in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is , Mainly in the +2 oxidation state,
Fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is present to the extent of at least 75% in the outer shell of spherical particles in the form of domains, transition metal hydroxide (A) or transition The metal carbonate (A) is sealed to the extent of at least 90%.

本発明の粒子は、球状の形状を有する。球状粒子は、厳密に球状であるものだけではなく、代表的試料の少なくとも95%(数平均)の最大および最小直径が、5%以下だけ異なる粒子も含むものとする。   The particles of the present invention have a spherical shape. Spherical particles are not only those that are strictly spherical, but also include particles in which the maximum and minimum diameters of at least 95% (number average) of a representative sample differ by no more than 5%.

遷移金属水酸化物(A)は、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の水酸化物、好ましくはニッケル、マンガンおよびコバルトの混合水酸化物である。「少なくとも3つの異なる遷移金属の水酸化物」は、本発明の粒子中の微量物質として存在するそれらの割合だけでなく、当該粒子の全遷移金属含量に対して少なくとも1質量%の割合で、好ましくは少なくとも2質量%の割合で、より好ましくは少なくとも5質量%の割合で存在するそれらの割合を意味するように理解されるものとする。   The transition metal hydroxide (A) is a hydroxide of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium, preferably a mixed hydroxide of nickel, manganese and cobalt . “At least three different transition metal hydroxides” are present not only in their proportions present as trace substances in the particles of the invention, but also in a proportion of at least 1% by weight relative to the total transition metal content of the particles, It shall be understood to mean those proportions preferably present in a proportion of at least 2% by weight, more preferably in a proportion of at least 5% by weight.

遷移金属水酸化物(A)は、微量の他の金属イオン、例えば、ナトリウム等の微量の遍在的な金属を含んでもよいが、これらは、説明においては考慮されない。   The transition metal hydroxide (A) may contain trace amounts of other metal ions, eg, trace amounts of ubiquitous metals such as sodium, but these are not considered in the description.

遷移金属水酸化物(A)は、水酸化物イオンだけでなく、水酸化物イオン以外の対イオン、例えば炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、カルボン酸イオン、特に酢酸イオン、またはハロゲン化物イオン、特に塩化物イオンを含んでもよい。水酸化物イオン以外の特に好ましい対イオンは、特に硫酸イオンと組み合わされた酸化物イオンである。炭酸イオン、硫酸イオン、カルボン酸イオンまたはハロゲン化物イオンが、遷移金属混合水酸化物(A)中に微量に、例えば水酸化物に対して1質量%まで存在することが可能である。酸化物イオンが遷移金属混合水酸化物(A)中により高い割合で存在してもよく、例えば、2つ毎のアニオンが水酸化物イオン、および2つ毎のアニオンが酸化物イオンであってもよい。   The transition metal hydroxide (A) includes not only hydroxide ions but also counter ions other than hydroxide ions, such as carbonate ions, sulfate ions, nitrate ions, carboxylate ions, particularly acetate ions, or halide ions, In particular, chloride ions may be included. Particularly preferred counter ions other than hydroxide ions are oxide ions combined with sulfate ions in particular. The carbonate ion, sulfate ion, carboxylate ion or halide ion can be present in a trace amount in the transition metal mixed hydroxide (A), for example, up to 1% by mass with respect to the hydroxide. Oxide ions may be present in higher proportions in the transition metal mixed hydroxide (A), for example, every second anion is a hydroxide ion and every second anion is an oxide ion. Also good.

遷移金属炭酸塩(A)は、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の炭酸塩、好ましくはニッケル、マンガンおよびコバルトの混合炭酸塩である。「少なくとも3つの異なる遷移金属の炭酸塩」は、本発明の粒子中の微量物質として存在するそれらの割合だけでなく、当該粒子の全遷移金属含量に対して少なくとも1質量%の割合で、好ましくは少なくとも2質量%の割合で、より好ましくは少なくとも5質量%の割合で存在するそれらの割合を意味するように理解されるものとする。   The transition metal carbonate (A) is a carbonate of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium, preferably a mixed carbonate of nickel, manganese and cobalt. “Carbonates of at least three different transition metals” are preferred not only in their proportions present as trace substances in the particles of the invention, but also in a proportion of at least 1% by weight relative to the total transition metal content of the particles. Is to be understood to mean those proportions present in a proportion of at least 2% by weight, more preferably in a proportion of at least 5% by weight.

遷移金属炭酸塩(A)は、微量の他の金属イオン、例えば、ナトリウム等の微量の遍在的な金属を含んでもよいが、これらは、説明においては考慮されない。   The transition metal carbonate (A) may contain trace amounts of other metal ions, for example, trace amounts of ubiquitous metals such as sodium, but these are not considered in the description.

遷移金属炭酸塩(A)は、炭酸イオンだけでなく、炭酸イオン以外の対イオン、例えば水酸化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、カルボン酸イオン、特に酢酸イオン、またはハロゲン化物イオン、特に塩化物イオンを含んでもよい。炭酸イオン以外の特に好ましい対イオンは、特に硫酸イオンと組み合わされた酸化物および水酸化物イオンである。水酸化物イオン、硫酸イオン、カルボン酸イオンまたはハロゲン化物イオンが、遷移金属混合炭酸塩(A)中に微量に、例えば炭酸塩に対して1質量%まで存在することが可能である。酸化物が遷移金属混合炭酸塩(A)中により高い割合で存在してもよく、例えば、3つ毎以下の、例えば10個毎以下のアニオンが酸化物イオンであってもよい。   The transition metal carbonate (A) is not only a carbonate ion but also a counter ion other than a carbonate ion, such as a hydroxide ion, a sulfate ion, a nitrate ion, a carboxylate ion, particularly an acetate ion, or a halide ion, particularly a chloride. Ions may be included. Particularly preferred counter ions other than carbonate ions are oxide and hydroxide ions, especially in combination with sulfate ions. Hydroxide ions, sulfate ions, carboxylate ions or halide ions can be present in trace amounts in the transition metal mixed carbonate (A), for example, up to 1% by mass with respect to the carbonate. An oxide may be present in a higher proportion in the transition metal mixed carbonate (A). For example, every 3 or less, for example every 10 or less anions may be oxide ions.

遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)は、カチオンに対して最大20モル%の水酸化マンガンまたは炭酸マンガンを含んでもよい。本発明の別の実施形態において、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)は、マグネシウムを含まない。   The transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) may contain up to 20 mol% manganese hydroxide or manganese carbonate relative to the cation. In another embodiment of the invention, the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) does not contain magnesium.

本発明の粒子は、例えば光散乱により測定された、0.1μmから35μm、好ましくは2μmから30μmの範囲内のメジアン径(median diameter:中位径、中心径)(D50)を有してもよい。好適な計器は市販されており、例えばMalvern Mastersizerである。   The particles of the present invention may have a median diameter (D50) measured by light scattering, for example, in the range of 0.1 μm to 35 μm, preferably 2 μm to 30 μm. Good. Suitable instruments are commercially available, for example, a Malvern Mastersizer.

粒径分布の幅は、好ましくは狭い。本発明の一実施形態において、本発明の粒子に関して、(D10)≧3μmおよび(D90)<30μmである。さらに、本発明の特定の実施形態において、3(D10)≧(D50)および(D90)≦2(D50)である。より好ましくは、2(D10)≧(D50)および(D90)≦1.5(D50)である。   The width of the particle size distribution is preferably narrow. In one embodiment of the invention, (D10) ≧ 3 μm and (D90) <30 μm for the particles of the invention. Further, in certain embodiments of the invention, 3 (D10) ≧ (D50) and (D90) ≦ 2 (D50). More preferably, 2 (D10) ≧ (D50) and (D90) ≦ 1.5 (D50).

遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属は、主に+2酸化状態にある。これは、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属の少なくとも50モル%が、+2酸化状態にあり、50モル%以下、好ましくは40モル%以下が、+3または+4酸化状態にあってもよいことを意味するように理解されるものとする。酸化状態は、例えば、酸化還元滴定により決定され得る。本発明の特定の実施形態において、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の全ての遷移金属が、+2酸化状態であり、当該遷移金属は、ニッケル、コバルトおよびマンガンから選択される。   The transition metal in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is mainly in the +2 oxidation state. This is because at least 50 mol% of the transition metal in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium is in the +2 oxidation state 50 mol% or less, preferably 40 mol% or less, is understood to mean that it may be in the +3 or +4 oxidation state. The oxidation state can be determined, for example, by redox titration. In certain embodiments of the invention, all transition metals in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) are in the +2 oxidation state and the transition metals are from nickel, cobalt and manganese. Selected.

図1は、実施例I.1による前駆体のアルミニウム選択的分析を示す。Figure 1 shows the aluminum selective analysis of the precursor according to Example I.1.

本発明の一実施形態において、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の全ての遷移金属が、+2酸化状態にある。   In one embodiment of the invention, all transition metals in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) are in the +2 oxidation state.

本発明の一実施形態において、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中のマンガンの1〜40モル%は+4酸化状態にあり、マンガンの残りは+2酸化状態にある。   In one embodiment of the present invention, 1 to 40 mol% of manganese in transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is in the +4 oxidation state and the remainder of manganese is in the +2 oxidation state.

本発明の一実施形態において、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中のコバルトの1〜40モル%は+3酸化状態にあり、コバルトの残りは+2酸化状態にある。好ましくは、ニッケルは、+2酸化状態のみである。   In one embodiment of the present invention, 1-40 mol% of cobalt in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is in the +3 oxidation state and the remainder of the cobalt is in the +2 oxidation state. Preferably, nickel is only in the +2 oxidation state.

本発明の粒子は、(B)本発明に関連してフッ化物(B)、酸化物(B)または水酸化物(B)とも呼ばれる、Ba、Al、ZrまたはTiの少なくとも1種のフッ化物、酸化物または水酸化物をさらに含む。フッ化物(B)の例は、AlF、BaF、ZrFおよびTiFである。酸化物(B)の例は、BaO、Al、ZrOおよびTiO、ならびにさらにBaTiOおよびBaZrOである。水酸化物の例は、定義された式を有するもの、例えばBa(OH)だけでなく、Alaq、TiOaqおよびZrOaq等の水含有酸化物、ならびに塩基性水酸化物、例えばAlOOHである。好ましい酸化物(B)または水酸化物(B)は、BaTiO、AlおよびTiOから選択される。 The particles of the present invention comprise (B) at least one fluoride of Ba, Al, Zr or Ti, also referred to as fluoride (B), oxide (B) or hydroxide (B) in connection with the present invention. Further comprising an oxide or hydroxide. Examples of fluoride (B) are AlF 3 , BaF 2 , ZrF 4 and TiF 4 . Examples of oxides (B) are BaO, Al 2 O 3 , ZrO 2 and TiO 2 , and furthermore BaTiO 3 and BaZrO 3 . Examples of hydroxides are those having a defined formula, such as Ba (OH) 2 as well as water-containing oxides such as Al 2 O 3 aq, TiO 2 aq and ZrO 2 aq, and basic hydroxylation Product, such as AlOOH. Preferred oxides (B) or hydroxides (B) are selected from BaTiO 3 , Al 2 O 3 and TiO 2 .

本発明の粒子において、フッ化物(B)および/または酸化物(B)および/または水酸化物(B)は、ドメインの形態で球状粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで、好ましくは少なくとも90%の程度まで、より好ましくは完全に存在し、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%まで封入されている。   In the particles of the invention, fluoride (B) and / or oxide (B) and / or hydroxide (B) are in the form of domains, preferably to the extent of at least 75% in the outer shell of the spherical particles, preferably To the extent of at least 90%, more preferably completely present, encapsulated by transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) to at least 90%.

ドメインは、フッ化物(B)、酸化物(B)または水酸化物(B)の含量が、当該粒子の残りの部分よりも少なくとも20モル%高い、本発明の粒子の領域を意味するように理解される。本発明の特定の実施形態において、フッ化物(B)、酸化物(B)または水酸化物(B)のみが、ドメイン内に存在する。   Domain means a region of a particle of the invention in which the content of fluoride (B), oxide (B) or hydroxide (B) is at least 20 mol% higher than the rest of the particle Understood. In certain embodiments of the invention, only fluoride (B), oxide (B) or hydroxide (B) is present in the domain.

25%以下、好ましくは最大10%、より好ましくは測定不可能な割合のフッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)が、本発明の粒子のコア内に局在している。   Less than 25%, preferably up to 10%, more preferably unmeasurable proportions of fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) are localized in the core of the particles of the invention. ing.

ドメインは、10nmから最大1μmの範囲内の直径を有してもよく、また球状、卵型または不規則形状を有してもよい。ドメインは、結晶または非晶質構造を有してもよい。   The domain may have a diameter in the range of 10 nm up to 1 μm and may have a spherical, oval or irregular shape. The domain may have a crystalline or amorphous structure.

ドメインに関連して、「遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%の程度まで封入されている」は、当該フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)の少なくとも90%が、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により封入されており、フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)の10%以下が、本発明の当該粒子の最外表面にあることを意味するように理解される。   In relation to the domain, “encapsulated to the extent of at least 90% by transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A)” refers to the fluoride (B) or oxide (B) Alternatively, at least 90% of the hydroxide (B) is encapsulated with the transition metal hydroxide (A) or the transition metal carbonate (A), and the fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide. It is understood that 10% or less of (B) is on the outermost surface of the particles of the present invention.

本発明の粒子のコアおよび外側シェルは、異なる直径を有してもよい。コアの直径は、好ましくは、本発明の当該粒子の少なくとも50%を含むべきである。本発明の好ましい実施形態において、外側シェルは、それぞれの粒子の直径に対して、1%から15%の平均厚さを有する。   The core and outer shell of the particles of the present invention may have different diameters. The diameter of the core should preferably comprise at least 50% of the particles of the invention. In a preferred embodiment of the invention, the outer shell has an average thickness of 1% to 15% for each particle diameter.

ドメイン、その組成およびその厚さは、例えば、電子顕微鏡観察、例えば走査型電子顕微鏡法により決定され得る。   The domain, its composition and its thickness can be determined, for example, by electron microscopy, such as scanning electron microscopy.

本発明の一実施形態において、フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)の割合は、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)に対して0.3質量%から5質量%の範囲内である。   In one embodiment of the present invention, the proportion of fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is 0 relative to transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A). Within the range of 3% to 5% by weight.

本発明の一実施形態において、遷移金属混合水酸化物(A)は、一般式(I)
NiCoMn(OH) (I)
(式中、符号(変数)はそれぞれ以下のように定義され:
Mは、Mgならびに/またはFe、CrおよびVから選択される1種もしくは複数種の遷移金属であり、
aは、0.1から0.8、好ましくは0.5から0.65の範囲内であり、
bは、0.07から0.4、好ましくは0.15から0.25の範囲内であり、
cは、0.07から0.6、好ましくは0.15から0.25の範囲内であり、
dは、ゼロから0.2、好ましくは0.05までの範囲内であり、
a+b+c+d=1であり、
eは、0.05から0.5、好ましくは0.4までの範囲内であり、
fは、0.5から1.9の範囲内、好ましくは少なくとも1.2であり、
Ni、CoおよびMnの平均酸化状態は、2.1から3.2の範囲内である)に対応する。
In one embodiment of the present invention, the transition metal mixed hydroxide (A) has the general formula (I)
Ni a Co b Mn c M d O e (OH) f (I)
(Where the signs (variables) are defined as follows:
M is one or more transition metals selected from Mg and / or Fe, Cr and V;
a is in the range of 0.1 to 0.8, preferably 0.5 to 0.65;
b is in the range of 0.07 to 0.4, preferably 0.15 to 0.25;
c is in the range of 0.07 to 0.6, preferably 0.15 to 0.25;
d is in the range of zero to 0.2, preferably 0.05;
a + b + c + d = 1,
e is in the range of 0.05 to 0.5, preferably 0.4,
f is in the range of 0.5 to 1.9, preferably at least 1.2;
The average oxidation state of Ni, Co and Mn is in the range of 2.1 to 3.2).

Ni、CoおよびMnの平均酸化状態は、本発明の当該粒子における全ての遷移金属にわたり平均化された酸化状態を意味するように理解される。   The average oxidation state of Ni, Co and Mn is understood to mean the oxidation state averaged over all transition metals in the particle of the invention.

例えば、e=0.5およびf=1.5の場合、Ni、CoおよびMnの平均酸化状態は2.5であり、e=0.5およびf=1.9の場合、Ni、CoおよびMnの平均酸化状態は2.9である。   For example, when e = 0.5 and f = 1.5, the average oxidation state of Ni, Co and Mn is 2.5, and when e = 0.5 and f = 1.9, Ni, Co and The average oxidation state of Mn is 2.9.

本発明の一実施形態において、遷移金属混合炭酸塩(A)は、一般式(II)
Nia’Cob’Mnc’d’e’(OH)(CO (II)
(式中、変数はそれぞれ以下のように定義され:
Mは、Mg、ならびに/またはFe、CrおよびVから選択される1種もしくは複数種の遷移金属であり、
a’は、0.1から0.5、好ましくは0.2から0.3の範囲内であり、
b’は、ゼロから0.3、好ましくはゼロから0.15の範囲内であり、
c’は、0.1から0.75、好ましくは0.45から0.75の範囲内であり、
d’は、ゼロから0.2、好ましくはゼロから0.05の範囲内であり、
a’+b’+c’+d’=1であり、
e’は、ゼロから0.6の範囲内であり、
hは、0.4から1の範囲内であり、
jは、ゼロから0.3の範囲内である)に対応する。
In one embodiment of the present invention, the transition metal mixed carbonate (A) has the general formula (II)
Ni a ′ Co b ′ Mn c ′ M d ′ O e ′ (OH) j (CO 3 ) h (II)
(In the formula, each variable is defined as follows:
M is Mg and / or one or more transition metals selected from Fe, Cr and V;
a ′ is in the range of 0.1 to 0.5, preferably 0.2 to 0.3;
b ′ is in the range of zero to 0.3, preferably zero to 0.15;
c ′ is in the range of 0.1 to 0.75, preferably 0.45 to 0.75;
d ′ is in the range of zero to 0.2, preferably zero to 0.05;
a ′ + b ′ + c ′ + d ′ = 1,
e ′ is in the range of zero to 0.6;
h is in the range of 0.4 to 1;
j is in the range of zero to 0.3).

本発明の一実施形態において、本発明の粒子は、遷移金属ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、バナジウムおよび鉄に関して均一な組成のものであり、これは、当該粒子の断面にわたり、相対的組成に変化がないことを意味する。本発明の別の実施形態において、試料の本発明の粒子は、不均一組成のものであり、この場合、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、バナジウムおよび鉄の組成、好ましくはニッケル、コバルトおよびマンガンの組成の平均標準偏差は、それぞれの場合において最大10モル%である。特定の実施形態において、本発明の粒子は、不均一組成のものであり、粒子は一方で不均一組成である一次粒子からなり、この場合、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、バナジウムおよび鉄の組成、好ましくはニッケル、コバルトおよびマンガンの組成の平均標準偏差は、それぞれの場合において最大10モル%であるが、試料の様々な粒子は、本質的に同一の組成のものであってもよい。   In one embodiment of the present invention, the particles of the present invention are of a uniform composition with respect to the transition metals nickel, cobalt, manganese, chromium, vanadium and iron, which varies in relative composition across the particle's cross section. Means no. In another embodiment of the invention, the inventive particles of the sample are of heterogeneous composition, in which case the composition of nickel, cobalt, manganese, chromium, vanadium and iron, preferably of nickel, cobalt and manganese. The average standard deviation of the composition is in each case up to 10 mol%. In certain embodiments, the particles of the present invention are of a non-homogeneous composition, wherein the particles consist of primary particles which, on the other hand, have a non-homogeneous composition, wherein the composition of nickel, cobalt, manganese, chromium, vanadium and iron Preferably, the mean standard deviation of the composition of nickel, cobalt and manganese is in each case up to 10 mol%, but the various particles of the sample may be of essentially the same composition.

本発明は、さらに、本発明に関連して本発明の生成方法とも呼ばれる、本発明の粒子を生成するための方法を提供する。   The present invention further provides a method for producing the particles of the present invention, also referred to in the context of the present invention as the production method of the present invention.

本発明の一実施形態において、手順は、以下の通りである:
(a)最初に、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)の粒子が生成され、
(b)フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)、またはBa、Al、ZrもしくはTiの塩および任意に水溶性フッ化物を含む溶液が、工程(a)による粒子と、工程(a)とは異なる時点または場所で接触され、
(c)さらなる遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が、工程(c)の間に生成され、このようにして得られる遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が、工程(b)からの粒子と組み合わされ、
工程(b)および(c)は、同時に、または連続的に実行されてもよい。
In one embodiment of the invention, the procedure is as follows:
(A) First, particles of transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) are produced,
(B) Fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B), or a solution comprising a salt of Ba, Al, Zr or Ti and optionally a water-soluble fluoride, particles according to step (a) And at a different time or place from step (a),
(C) Further transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is produced during step (c) and thus obtained transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate Salt (A) is combined with the particles from step (b),
Steps (b) and (c) may be performed simultaneously or sequentially.

工程(b)において、フッ化物(B)もしくは酸化物(B)もしくは水酸化物(B)から進行させることが可能であり、または、フッ化物(B)もしくは酸化物(B)もしくは水酸化物(B)はin situで生成される。   In step (b), it can proceed from fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B), or fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is generated in situ.

工程(b)における接触により、フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)は、工程(a)による粒子に適用される。   By contact in step (b), fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is applied to the particles from step (a).

Ba、Al、ZrもしくはTiの水溶性塩または任意に水溶性フッ化物を含む溶液が使用される実施形態において、溶液の種類は、Ba、Al、ZrおよびTiの水酸化物、酸化物およびフッ化物から選択される水不溶性化合物が、工程(b)の反応条件下で少なくとも部分的に沈殿するように選択される。これらの水不溶性化合物は、工程(b)の反応条件下で、工程(a)による粒子上で分離する。   In embodiments where a solution comprising a water-soluble salt of Ba, Al, Zr or Ti or optionally a water-soluble fluoride is used, the type of solution is a hydroxide, oxide and fluoride of Ba, Al, Zr and Ti. A water-insoluble compound selected from the compounds is selected to at least partially precipitate under the reaction conditions of step (b). These water-insoluble compounds are separated on the particles from step (a) under the reaction conditions of step (b).

本発明の粒子は、バッチ式または連続的手順で生成され得る。水溶液からの沈殿により、本発明の粒子を生成することが好ましい。   The particles of the present invention can be produced in a batch or continuous procedure. It is preferred to produce the particles of the present invention by precipitation from an aqueous solution.

半連続的プロセスもまた考えられる。   Semi-continuous processes are also conceivable.

本発明の粒子をバッチ式に生成することが望ましい場合、手順は、例えば、具体的には本発明の粒子よりも小さい平均直径を有する粒子の形態で、まず遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)を撹拌容器内で生成することであってもよい(工程(a))。このようにして形成された粒子は、一般に、懸濁液として得られる。次いで、酸化物(B)、フッ化物(B)または水酸化物(B)の粒子が、このようにして形成された懸濁液に添加され、またはチタン、ジルコニウム、バリウムもしくはアルミニウムの可溶性化合物が添加され、任意に、さらなる沈殿試薬、例えば水溶性フッ化物が添加される(工程(b))。同時に、またはその後に、例えば遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)をさらに沈殿させる、または再び沈殿させることにより、さらなる遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が生成される(工程(c))。   If it is desired to produce the particles of the present invention batchwise, the procedure is for example first in the form of particles having an average diameter smaller than the particles of the present invention, first the transition metal hydroxide (A) or The transition metal carbonate (A) may be generated in a stirring vessel (step (a)). The particles thus formed are generally obtained as a suspension. The oxide (B), fluoride (B) or hydroxide (B) particles are then added to the suspension thus formed, or soluble compounds of titanium, zirconium, barium or aluminum are added. And optionally further precipitation reagents such as water-soluble fluoride are added (step (b)). Simultaneously or subsequently, further transition metal hydroxides (A) or transition metal carbonates (A) or transition metal carbonates (A), for example by further precipitation or reprecipitation A) is generated (step (c)).

具体的には、例えば以下のように進行させることが可能である。撹拌容器内で、例えばハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩としてのニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の塩の水溶液が、少なくとも1種の沈殿試薬、例えば少なくとも1種のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩または炭酸アンモニウムと組み合わされ、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が沈殿される(工程(a))。その後、フッ化物(B)、水酸化物(B)または酸化物(B)が、粒子の形態で、または懸濁液の形態で添加され(工程(b))、さらに、当該遷移金属、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよび/またはバナジウムのハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩の水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬が添加される(工程(c))。   Specifically, for example, it is possible to proceed as follows. In a stirred vessel at least three different transition metal salts selected from, for example, halides, nitrates, carboxylates, in particular acetates, or most preferably nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium as sulfates Is combined with at least one precipitation reagent, such as at least one alkali metal hydroxide or alkali metal carbonate or ammonium carbonate, to form a transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A). It is precipitated (step (a)). Thereafter, fluoride (B), hydroxide (B) or oxide (B) is added in the form of particles or in the form of a suspension (step (b)), and further the transition metal, nickel An aqueous solution of cobalt, manganese, iron, chromium and / or vanadium, nitrate, carboxylate, especially acetate, or most preferably sulfate, and additional precipitation reagents are added (step (c)).

別の特定の実施形態において、以下のように進行させることが可能である。撹拌容器内で、例えばハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩としてのニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の塩の水溶液が、少なくとも1種の沈殿試薬、例えば少なくとも1種のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩または炭酸アンモニウムと組み合わされ、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が沈殿される(工程(a))。その後、チタン、ジルコニウム、バリウムまたはアルミニウムの可溶性化合物が添加され、任意に、水溶性フッ化物、例えばフッ化ナトリウムまたはフッ化アンモニウムが添加される(工程(b))。同時に、またはその後、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される遷移金属の塩のさらなる水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬が添加される(工程(c))。   In another specific embodiment, it can proceed as follows. In a stirred vessel at least three different transition metal salts selected from, for example, halides, nitrates, carboxylates, in particular acetates, or most preferably nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium as sulfates Is combined with at least one precipitation reagent, such as at least one alkali metal hydroxide or alkali metal carbonate or ammonium carbonate, to form a transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A). It is precipitated (step (a)). Thereafter, a soluble compound of titanium, zirconium, barium or aluminum is added, optionally with a water-soluble fluoride, such as sodium fluoride or ammonium fluoride (step (b)). Simultaneously or subsequently, an additional aqueous solution of a salt of a transition metal selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium and an additional precipitation reagent are added (step (c)).

フッ化物(B)、水酸化物(B)または酸化物(B)を沈殿させるために可溶性バリウム化合物が使用される実施形態において、遷移金属の可溶性塩は、硫酸塩から選択されない。   In embodiments where a soluble barium compound is used to precipitate fluoride (B), hydroxide (B) or oxide (B), the soluble salt of the transition metal is not selected from sulfate.

Mgとして定義されるMも含む遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)を生成することが望ましい実施形態において、少なくとも1種のマグネシウム化合物、好ましくは水溶性マグネシウム化合物、例えばMgSOもまた添加される。マグネシウム化合物の添加は、例えば、工程(a)もしくは工程(c)の間に、または別個の工程において達成され得る。 In embodiments where it is desirable to produce transition metal hydroxides (A) or transition metal carbonates (A) that also contain M, defined as Mg, at least one magnesium compound, preferably a water soluble magnesium compound, such as MgSO 4 is also added. The addition of the magnesium compound can be achieved, for example, during step (a) or step (c) or in a separate step.

別の実施形態において、本発明の粒子は、連続プロセスにより生成される。このために、手順は、具体的には、少なくとも2つの撹拌槽を有する撹拌槽カスケードを使用することであってもよい。第1の撹拌槽において、具体的には本発明の粒子よりも小さい平均直径を有する粒子の形態で、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が生成される(工程(a))。このようにして形成された粒子は、一般に、懸濁液として得られる。この懸濁液は、粒子の形態または懸濁液の形態の、フッ化物(B)、水酸化物(B)または酸化物(B)(工程(b))、さらに、当該遷移金属、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよび/またはバナジウムのハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩の水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬(工程(c))の最初の投入物を含有する、またはそれらが計量添加された第2の撹拌槽に移される。   In another embodiment, the particles of the present invention are produced by a continuous process. For this, the procedure may specifically be to use a stirred tank cascade with at least two stirred tanks. In the first stirred tank, the transition metal hydroxide (A) or the transition metal carbonate (A) is produced in the form of particles having an average diameter smaller than that of the particles of the present invention (step ( a)). The particles thus formed are generally obtained as a suspension. This suspension is in the form of particles or suspension in the form of fluoride (B), hydroxide (B) or oxide (B) (step (b)), the transition metal, nickel, First charge of cobalt, manganese, iron, chromium and / or vanadium halide, nitrate, carboxylate, especially acetate, or most preferably sulfate aqueous solution, and further precipitation reagent (step (c)) Transfer to a second stirred tank containing or metered in.

別の特定の実施形態において、以下のように進行させることが可能である。少なくとも2つの撹拌槽を有する撹拌槽カスケードが使用される。第1の撹拌槽において、具体的には本発明の粒子よりも小さい平均直径を有する粒子の形態で、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が生成される(工程(a))。このようにして形成された粒子は、一般に、懸濁液として得られる。この懸濁液は、粒子の形態または懸濁液の形態の、フッ化物(B)、水酸化物(B)または酸化物(B)の最初の投入物を含有する、またはそれが計量添加された第2の撹拌槽に移される(工程(b))。このようにして得られる懸濁液は、当該遷移金属、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよび/またはバナジウムのハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩のさらなる水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬が添加された第3の撹拌槽に移される(工程(c))。   In another specific embodiment, it can proceed as follows. A stirred tank cascade with at least two stirred tanks is used. In the first stirred tank, the transition metal hydroxide (A) or the transition metal carbonate (A) is produced in the form of particles having an average diameter smaller than that of the particles of the present invention (step ( a)). The particles thus formed are generally obtained as a suspension. This suspension contains the initial charge of fluoride (B), hydroxide (B) or oxide (B) in the form of particles or suspension, or it is metered in The second stirring tank is transferred (step (b)). The suspension thus obtained is a further transition metal, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and / or vanadium halide, nitrate, carboxylate, in particular acetate, or most preferably further sulfate. The aqueous solution is transferred to a third stirred tank with additional precipitation reagent added (step (c)).

別の特定の実施形態において、以下のように進行させることが可能である。少なくとも2つの撹拌槽を有する撹拌槽カスケードが使用される。第1の撹拌槽において、具体的には本発明の粒子よりも小さい平均直径を有する粒子の形態で、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が生成される(工程(a))。このようにして形成された粒子は、一般に、懸濁液として得られる。この懸濁液は、チタン、ジルコニウム、バリウムまたはアルミニウムの可溶性化合物、ならびに、任意に、水溶性フッ化物、例えばフッ化ナトリウムまたはフッ化アンモニウム(工程(b))、さらに、当該遷移金属、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよび/またはバナジウムのハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩の水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬(工程(c))が添加された第2の撹拌槽に移される。   In another specific embodiment, it can proceed as follows. A stirred tank cascade with at least two stirred tanks is used. In the first stirred tank, the transition metal hydroxide (A) or the transition metal carbonate (A) is produced in the form of particles having an average diameter smaller than that of the particles of the present invention (step ( a)). The particles thus formed are generally obtained as a suspension. This suspension comprises a soluble compound of titanium, zirconium, barium or aluminum, and optionally a water-soluble fluoride such as sodium fluoride or ammonium fluoride (step (b)), as well as the transition metal, nickel, Second, to which an aqueous solution of cobalt, manganese, iron, chromium and / or vanadium, nitrate, carboxylate, in particular acetate, or most preferably sulfate, and further precipitation reagent (step (c)) is added. To the stirred tank.

別の特定の実施形態において、以下のように進行させることが可能である。少なくとも2つの撹拌槽を有する撹拌槽カスケードが使用される。第1の撹拌槽において、具体的には本発明の粒子よりも小さい平均直径を有する粒子の形態で、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)が生成される(工程(a))。このようにして形成された粒子は、一般に、懸濁液として得られる。この懸濁液は、チタン、ジルコニウム、バリウムまたはアルミニウムの可溶性化合物、および任意に、水溶性フッ化物、例えばフッ化ナトリウムまたはフッ化アンモニウムが添加された第2の撹拌槽に移される(工程(b))。このようにして得られる懸濁液は、当該遷移金属、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよび/またはバナジウムのハロゲン化物、硝酸塩、カルボン酸塩、特に酢酸塩、または最も好ましくは硫酸塩のさらなる水溶液、ならびにさらなる沈殿試薬が添加された第3の撹拌槽に移される(工程(c))。   In another specific embodiment, it can proceed as follows. A stirred tank cascade with at least two stirred tanks is used. In the first stirred tank, the transition metal hydroxide (A) or the transition metal carbonate (A) is produced in the form of particles having an average diameter smaller than that of the particles of the present invention (step ( a)). The particles thus formed are generally obtained as a suspension. This suspension is transferred to a second stirred tank to which a soluble compound of titanium, zirconium, barium or aluminum, and optionally a water-soluble fluoride such as sodium fluoride or ammonium fluoride is added (step (b) )). The suspension thus obtained is a further transition metal, nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and / or vanadium halide, nitrate, carboxylate, in particular acetate, or most preferably further sulfate. The aqueous solution is transferred to a third stirred tank with additional precipitation reagent added (step (c)).

Mgとして定義されるMも含む遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)を生成することが望ましい実施形態において、少なくとも1種のマグネシウム化合物、好ましくは水溶性マグネシウム化合物、例えばMgSOもまた添加される。マグネシウム化合物は、カスケードの任意の点で添加することができる。 In embodiments where it is desirable to produce transition metal hydroxides (A) or transition metal carbonates (A) that also contain M, defined as Mg, at least one magnesium compound, preferably a water soluble magnesium compound, such as MgSO 4 is also added. The magnesium compound can be added at any point in the cascade.

本発明の一実施形態において、本発明の方法は、10℃から85℃の範囲内の温度、好ましくは20℃から50℃の範囲内の温度で行われる。   In one embodiment of the invention, the method of the invention is performed at a temperature in the range of 10 ° C to 85 ° C, preferably in the range of 20 ° C to 50 ° C.

本発明の一実施形態において、本発明の方法は、それぞれ母液中で23℃で測定して、8から12、好ましくは10.5から12.0、より好ましくは11.3から11.9の範囲内のpHで行われる。   In one embodiment of the present invention, the method of the present invention is an 8 to 12, preferably 10.5 to 12.0, more preferably 11.3 to 11.9, each measured at 23 ° C. in the mother liquor. Performed at a pH within the range.

本発明の一実施形態において、本発明の方法は、500mbarから20barの範囲内の圧力、好ましくは標準圧力で行われる。   In one embodiment of the invention, the method of the invention is performed at a pressure in the range of 500 mbar to 20 bar, preferably at standard pressure.

本発明の一実施形態において、遷移金属に対して過剰の沈殿剤、例えばアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩が使用される。モル過剰は、例えば、1.1:1から100:1の範囲内であってもよい。化学量論的割合の沈殿剤で処理することが好ましい。   In one embodiment of the invention, an excess of a precipitating agent, such as an alkali metal hydroxide or alkali metal carbonate, is used with respect to the transition metal. The molar excess may be, for example, in the range of 1.1: 1 to 100: 1. Treatment with a stoichiometric proportion of precipitant is preferred.

本発明の一実施形態において、アルカリ金属水酸化物の水溶液は、1質量%から50質量%、好ましくは10質量%から25質量%の範囲内の濃度のアルカリ金属水酸化物を有する。本発明の別の実施形態において、アルカリ金属炭酸(水素)塩の水溶液は、1質量%から飽和溶液の最大値まで、NaHCOの場合では10質量%まで、NaCOの場合では21.5質量%までの範囲内(それぞれの場合において20℃における値、または相応により高い温度の場合それ以上)の濃度のアルカリ金属炭酸(水素)塩を有する。 In one embodiment of the present invention, the aqueous alkali metal hydroxide solution has an alkali metal hydroxide concentration in the range of 1% to 50% by weight, preferably 10% to 25% by weight. In another embodiment of the invention, the aqueous solution of the alkali metal carbonate (hydrogen) salt is from 1% by weight to the maximum of the saturated solution, in the case of NaHCO 3 up to 10% by weight, in the case of Na 2 CO 3 21. It has an alkali metal carbonate (hydrogen) salt in a concentration of up to 5% by weight (in each case the value at 20 ° C. or higher at correspondingly higher temperatures).

本発明の一実施形態において、遷移金属塩の水溶液の濃度は、幅広い範囲内で選択され得る。好ましくは、濃度は、それらが全体で1モルから1.8モルの遷移金属/溶液kg、より好ましくは1.5モルから1.7モルの遷移金属/溶液kgの範囲内であるように選択される。   In one embodiment of the present invention, the concentration of the aqueous solution of the transition metal salt can be selected within a wide range. Preferably, the concentrations are selected such that they are in the range of 1 to 1.8 moles transition metal / kg solution, more preferably 1.5 to 1.7 moles transition metal / kg solution. Is done.

本発明の一実施形態において、本発明による方法は、遷移金属の少なくとも1種に対する配位子として機能し得る少なくとも1種の化合物Lの存在下で、例えば、少なくとも1種の有機アミンまたは特にアンモニアの存在下で行われる。本発明に関連して、水は、配位子としてみなされるべきではない。   In one embodiment of the invention, the process according to the invention is carried out in the presence of at least one compound L which can function as a ligand for at least one of the transition metals, for example at least one organic amine or in particular ammonia. Done in the presence of In the context of the present invention, water should not be regarded as a ligand.

本発明の一実施形態において、0.05モル/lから1モル/l、好ましくは0.1モル/lから0.7モル/lの範囲内の、L、特にアンモニアの濃度が選択される。母液中のNi2+の溶解度が1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下であるアンモニアの量が、特に好ましい。 In one embodiment of the invention, a concentration of L, in particular ammonia, in the range of 0.05 mol / l to 1 mol / l, preferably 0.1 mol / l to 0.7 mol / l is selected. . Particularly preferred is an amount of ammonia in which the solubility of Ni 2+ in the mother liquor is 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less.

本発明の一実施形態において、混合は、例えば撹拌器により、本発明の粒子の生成の間に達成される。少なくとも1W/l、好ましくは少なくとも3W/l、より好ましくは少なくとも5W/lの撹拌器出力を反応混合物に導入することが好ましい。本発明の一実施形態において、25W/l以下の撹拌器出力が、反応混合物に導入され得る。   In one embodiment of the invention, mixing is achieved during the production of the particles of the invention, for example by means of a stirrer. It is preferred to introduce an agitator output of at least 1 W / l, preferably at least 3 W / l, more preferably at least 5 W / l into the reaction mixture. In one embodiment of the invention, an agitator output of 25 W / l or less can be introduced into the reaction mixture.

本発明の特定の実施形態において、手順は、バッチ式プロセスの変形例の場合、バッチ式操作の最後に向けて撹拌器出力を低下させることであってもよい。   In certain embodiments of the invention, the procedure may be to reduce the stirrer output towards the end of the batch operation in the case of a batch process variation.

本発明の一実施形態において、母液は、本発明の方法の実行の間に取り除かれる。   In one embodiment of the invention, the mother liquor is removed during the performance of the method of the invention.

本発明の方法は、還元剤の存在下または非存在下で行われてもよい。好適な還元剤の例は、ヒドラジン、アスコルビン酸、グルコースおよびアルカリ金属亜硫酸塩である。いかなる還元剤も使用しないのが好ましい。   The method of the present invention may be carried out in the presence or absence of a reducing agent. Examples of suitable reducing agents are hydrazine, ascorbic acid, glucose and alkali metal sulfites. It is preferred not to use any reducing agent.

本発明の方法は、空気下で、不活性ガス雰囲気下で、例えば希ガスもしくは窒素雰囲気下で、または還元雰囲気下で行われてもよい。還元ガスの例は、例えば、SOである。不活性ガス雰囲気下での処理が好ましい。 The method of the invention may be carried out under air, under an inert gas atmosphere, for example under a noble gas or nitrogen atmosphere, or under a reducing atmosphere. Examples of the reducing gas is, for example, SO 2. Treatment in an inert gas atmosphere is preferred.

実際の生成後、本発明の粒子は、母液から取り出される。取り出しは、例えば、濾過、遠心分離、デカンテーション、噴霧乾燥もしくは沈降により、または上述の操作の2つ以上の組合せにより達成され得る。好適な装置は、例えば、フィルタプレス、ベルトフィルタ、噴霧乾燥機、液体サイクロン、傾斜浄化機、または上述の装置の組合せである。   After actual production, the particles of the invention are removed from the mother liquor. Removal can be achieved, for example, by filtration, centrifugation, decantation, spray drying or sedimentation, or by a combination of two or more of the above operations. Suitable devices are, for example, filter presses, belt filters, spray dryers, hydrocyclones, gradient purifiers, or combinations of the devices described above.

母液は、水、水溶性塩、および溶液中に存在する任意のさらなる添加剤を指す。水溶性塩は、例えば、遷移金属の対イオンのアルカリ金属塩、例えば酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、ハロゲン化ナトリウム、特に塩化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、およびさらに追加的な塩、使用される任意の添加剤、および任意の過剰のアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ金属水酸化物、およびさらに配位子Lであり得る。さらに、母液は、微量の可溶性遷移金属塩を含んでもよい。   Mother liquor refers to water, water soluble salts, and any additional additives present in the solution. Water-soluble salts are, for example, alkali metal salts of transition metal counterions, such as sodium acetate, potassium acetate, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium halide, in particular sodium chloride, potassium halide, and more Salt, optional additives used, and any excess alkali metal carbonate or hydroxide, and also ligand L. Furthermore, the mother liquor may contain a trace amount of a soluble transition metal salt.

本発明の一実施形態において、2つのセクションに分割された衝撃浄化機を使用して母液を取り除くことができ、沈殿した粒子が取り出されるだけでなく、撹拌容器内での撹拌により懸濁液に導入された気泡も除去される。   In one embodiment of the invention, the mother liquor can be removed using an impact purifier divided into two sections, not only the precipitated particles are removed, but also a suspension by stirring in a stirring vessel. The introduced bubbles are also removed.

実際の取り出し後、本発明の粒子は洗浄され得る。洗浄は、例えば、純水で、またはアルカリ金属炭酸塩もしくはアルカリ金属水酸化物の水溶液で、特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムもしくはアンモニアの水溶液で達成され得る。水、およびアルカリ金属水酸化物、特に水酸化ナトリウムの水溶液が好ましい。   After actual removal, the particles of the present invention can be washed. Washing can be achieved, for example, with pure water or with an aqueous solution of an alkali metal carbonate or alkali metal hydroxide, in particular with an aqueous solution of sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or ammonia. Water and aqueous solutions of alkali metal hydroxides, particularly sodium hydroxide are preferred.

洗浄は、例えば、上昇した圧力、または30℃から50℃等の上昇した温度の使用と共に達成されてもよい。別の変形例において、洗浄は、室温で行われる。洗浄の効率は、分析的尺度により確認され得る。例えば、洗浄水中の遷移金属の含量が分析され得る。   Washing may be accomplished, for example, with the use of elevated pressure or elevated temperature such as 30 ° C to 50 ° C. In another variation, the cleaning is performed at room temperature. The efficiency of the wash can be confirmed by an analytical scale. For example, the content of transition metals in the wash water can be analyzed.

アルカリ金属水酸化物の水溶液ではなく水で洗浄が達成される場合、洗浄水に対する導電性試験を利用して、水溶性物質、例えば水溶性塩がまだ洗い流され得るかどうかを確認することが可能である。   If washing is accomplished with water rather than an aqueous solution of an alkali metal hydroxide, a conductivity test on the wash water can be used to determine whether water soluble substances, such as water soluble salts, can still be washed away. It is.

本発明の粒子の取り出しの後に乾燥が行われてもよい。乾燥は、例えば、不活性ガスまたは空気で行われてもよい。乾燥は、例えば、30℃から150℃の範囲内の温度で行われてもよい。乾燥が空気で行われる場合、多くの場合において、いくつかの遷移金属が部分酸化され、例えばMn2+がMn4+に、およびCo2+がCo3+に酸化されるのが観察され、本発明の粒子の黒変が観察される。 Drying may be performed after removal of the particles of the present invention. Drying may be performed, for example, with an inert gas or air. Drying may be performed at a temperature in the range of 30 ° C. to 150 ° C., for example. When drying is performed in air, in many cases it is observed that some transition metals are partially oxidized, eg Mn 2+ is oxidized to Mn 4+ and Co 2+ is oxidized to Co 3+. The blackening is observed.

本発明の粒子は、リチウムイオン電池用のカソード材料への変換に良好な適合性を有する。したがって、本発明は、さらに、リチウム含有遷移金属混合酸化物の生成に本発明の粒子を使用する方法を提供する。本発明は、さらに、省略して本発明の方法とも呼ばれる、本発明の粒子を使用してリチウム含有遷移金属混合酸化物を生成するための方法を提供する。   The particles of the present invention have good suitability for conversion to cathode materials for lithium ion batteries. Accordingly, the present invention further provides a method of using the particles of the present invention to produce lithium-containing transition metal mixed oxides. The present invention further provides a method for producing lithium-containing transition metal mixed oxides using the particles of the present invention, also abbreviated as the method of the present invention.

本発明の方法を行うためには、手順は、例えば、本発明の粒子を少なくとも1種のリチウム化合物と混合し、それらを500℃から1000℃の範囲内の温度で互いに反応させることであってもよい。   In order to carry out the method of the invention, the procedure is, for example, mixing the particles of the invention with at least one lithium compound and reacting them at a temperature in the range of 500 ° C. to 1000 ° C. Also good.

選択されるリチウム化合物は、好ましくは、それぞれ無水物形態の、または存在する場合には水和物としてのリチウム塩、例えばLiO、LiOH、LiNO、LiSO、LiClまたはLiCOであってもよく、好ましくはLiOHであり、特に好ましくはLiCOである。 The selected lithium compound is preferably a lithium salt, each in the anhydrous form or as a hydrate, if present, such as Li 2 O, LiOH, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiCl or Li 2 CO 3 , LiOH is preferable, and Li 2 CO 3 is particularly preferable.

本発明の粒子およびリチウム化合物の量は、カソード材料の所望の化学量論性が得られるように選択される。全遷移金属および任意のMの総計に対するリチウムのモル比が、1:1から1.4:1、好ましくは1.01:1から1.1:1の範囲内であるように、本発明の粒子およびリチウム化合物を選択することが好ましい。   The amount of particles and lithium compound of the present invention is selected so as to obtain the desired stoichiometry of the cathode material. The molar ratio of lithium to the total of all transition metals and any M is in the range of 1: 1 to 1.4: 1, preferably 1.01: 1 to 1.1: 1. It is preferred to select the particles and the lithium compound.

500℃から1000℃での反応は、炉内で、例えば回転式管炉内、マッフル炉内、ペンデュラム炉内、ローラハース炉内、またはプッシュスルー炉内で行われてもよい。上述の炉の2つ以上の組合せもまた可能である。   The reaction at 500 ° C. to 1000 ° C. may be performed in a furnace, for example, in a rotary tube furnace, a muffle furnace, a pendulum furnace, a roller hearth furnace, or a push-through furnace. Combinations of two or more of the above mentioned furnaces are also possible.

500℃から1000℃での反応は、30分から24時間の期間にわたり行われてもよい。反応は、1つの温度で達成されてもよく、または、温度プロファイルが実行されてもよい。   The reaction at 500 ° C. to 1000 ° C. may be performed over a period of 30 minutes to 24 hours. The reaction may be accomplished at one temperature or a temperature profile may be performed.

本発明の方法の実行は、同様に本発明の主題の一部を形成する、リチウム含有遷移金属混合酸化物をもたらす。   Implementation of the method of the present invention results in a lithium-containing transition metal mixed oxide that also forms part of the inventive subject matter.

本発明は、特に、省略して本発明の混合酸化物と呼ばれる、微粒子形態のリチウム含有遷移金属混合酸化物を提供する。本発明の混合酸化物は、
(C)省略して酸化物(C)とも呼ばれる、リチウム、ならびにニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の少なくとも1種の混合酸化物と、
(D)Ba、Al、ZrまたはTiの少なくとも1種のフッ化物または酸化物と
を含み、フッ化物(D)または酸化物(D)は、ドメインの形態で粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、酸化物(C)により、少なくとも90%の程度まで封入されている。
In particular, the present invention provides a lithium-containing transition metal mixed oxide in the form of fine particles, which is omitted and referred to as the mixed oxide of the present invention. The mixed oxide of the present invention is
(C) at least one mixed oxide of lithium and at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium, also referred to as oxide (C) for short
(D) at least one fluoride or oxide of Ba, Al, Zr or Ti, wherein the fluoride (D) or oxide (D) is at least 75% in the outer shell of the particles in the form of domains And is enclosed to the extent of at least 90% by the oxide (C).

本発明の混合酸化物は、球状粒子の形態である。球状粒子は、本発明の粒子の場合と同様に、厳密に球状である粒子だけではなく、代表的試料の少なくとも95%(数平均)の最大および最小直径が、5%以下だけ異なる粒子も含むものとする。   The mixed oxide of the present invention is in the form of spherical particles. Spherical particles, as in the case of the particles of the present invention, include not only strictly spherical particles, but also particles whose maximum and minimum diameters of at least 95% (number average) of a representative sample differ by no more than 5%. Shall be.

粒子内のニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムのイオンから選択される遷移金属イオンの移動度は、温度に依存して、本発明の方法の間極めて低いことが観察される。一方、Ba、Al、ZrまたはTiのイオンは、本発明の方法の実行の間、移動または拡散し得る。したがって、本発明の粒子に関連するシェル、ドメインおよび組成の均一性に関してなされる記述は、本発明の混合酸化物にも相応に適用され得る。一方、処理が950℃から1000℃で12時間超達成される場合、一般に、Ba、Al、ZrまたはTiのイオンは、当該混合酸化物の粒子の断面にわたり均一に分布しているのが分かる。   It is observed that the mobility of transition metal ions selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium ions within the particles is very low during the process of the invention, depending on the temperature. On the other hand, Ba, Al, Zr or Ti ions may migrate or diffuse during the performance of the method of the invention. Thus, the statements made regarding the uniformity of shells, domains and compositions associated with the particles of the present invention can be applied accordingly to the mixed oxides of the present invention. On the other hand, when the treatment is achieved at 950 ° C. to 1000 ° C. for more than 12 hours, it is generally found that Ba, Al, Zr or Ti ions are uniformly distributed across the cross section of the mixed oxide particles.

本発明の一実施形態において、本発明の混合酸化物の粒子は、一次粒子の凝集体の形態で存在する。一次粒子は、例えば、10nmから500nmの範囲内の平均直径を有してもよい。本発明の混合酸化物の粒子は、例えば光散乱により測定された、0.1μmから35μm、好ましくは2μmから30μmの範囲内のメジアン径(D50)を有してもよい。好適な計器は市販されており、例えばMalvern Mastersizerである。   In one embodiment of the present invention, the mixed oxide particles of the present invention are present in the form of aggregates of primary particles. The primary particles may have an average diameter in the range of 10 nm to 500 nm, for example. The mixed oxide particles of the present invention may have a median diameter (D50) in the range of 0.1 μm to 35 μm, preferably 2 μm to 30 μm, as measured, for example, by light scattering. Suitable instruments are commercially available, for example, a Malvern Mastersizer.

粒径分布の幅は、好ましくは狭い。本発明の一実施形態において、本発明の混合酸化物の粒子に関して、(D10)≧3μmおよび(D90)<30μmである。さらに、本発明の特定の実施形態において、3(D10)≧(D50)および(D90)≦2(D50)である。より好ましくは、2(D10)≧(D50)および(D90)≦1.5(D50)である。   The width of the particle size distribution is preferably narrow. In one embodiment of the invention, (D10) ≧ 3 μm and (D90) <30 μm for the mixed oxide particles of the invention. Further, in certain embodiments of the invention, 3 (D10) ≧ (D50) and (D90) ≦ 2 (D50). More preferably, 2 (D10) ≧ (D50) and (D90) ≦ 1.5 (D50).

本発明は、リチウムイオン電池用のカソード材料として、またはその生成のために、本発明の混合酸化物を使用する方法をさらに提供する。   The present invention further provides methods of using the mixed oxides of the present invention as, or for the production of, cathode materials for lithium ion batteries.

カソード材料は、本発明の混合酸化物と同様に、電気伝導性の多形体としての、例えばカーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブまたは活性炭としての炭素を含んでもよい。   The cathode material may contain carbon as an electrically conductive polymorph, such as carbon black, graphite, graphene, carbon nanotubes or activated carbon, as well as the mixed oxides of the present invention.

カソード材料は、少なくとも1種の結合剤、例えばポリマー結合剤をさらに含んでもよい。   The cathode material may further comprise at least one binder, such as a polymer binder.

好適な結合剤は、好ましくは、有機(コ)ポリマーから選択される。好適な(コ)ポリマー、すなわちホモポリマーまたはコポリマーは、例えば、アニオン、触媒またはフリーラジカル(共)重合により得られる(コ)ポリマーから、特にポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリスチレン、ならびに、エチレン、プロピレン、スチレン、(メタ)アクリロニトリルおよび1,3−ブタジエンから選択される、少なくとも2種のコモノマーのコポリマーから選択され得る。ポリプロピレンもまた好適である。さらに、ポリイソプレンおよびポリアクリレートも追加的に好適である。ポリアクリロニトリルが特に好ましい。   Suitable binders are preferably selected from organic (co) polymers. Suitable (co) polymers, i.e. homopolymers or copolymers, are, for example, from (co) polymers obtained by anion, catalysis or free radical (co) polymerization, in particular polyethylene, polyacrylonitrile, polybutadiene, polystyrene and also ethylene, propylene , Styrene, (meth) acrylonitrile and 1,3-butadiene may be selected from copolymers of at least two comonomers. Polypropylene is also suitable. In addition, polyisoprene and polyacrylates are additionally suitable. Polyacrylonitrile is particularly preferred.

ポリアクリロニトリルは、本発明に関連して、ポリアクリロニトリルホモポリマーだけでなく、アクリロニトリルの1,3−ブタジエンまたはスチレンとのコポリマーも意味するように理解される。ポリアクリロニトリルホモポリマーが特に好ましい。   Polyacrylonitrile is understood in the context of the present invention to mean not only polyacrylonitrile homopolymers but also copolymers of acrylonitrile with 1,3-butadiene or styrene. Polyacrylonitrile homopolymer is particularly preferred.

本発明に関連して、ポリエチレンは、ホモポリエチレンだけでなく、少なくとも50モル%の共重合形態のエチレンおよび最大50モル%の少なくとも1種のさらなるコモノマー、例えば、プロピレン、ブチレン(1−ブテン)、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ペンテンおよびさらにイソブテン等のα−オレフィン、ビニル芳香族、例えばスチレン、ならびにさらに(メタ)アクリル酸、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、(メタ)アクリル酸のC〜C10−アルキルエステル、特にメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ならびにさらにマレイン酸、無水マレイン酸、および無水イタコン酸を含む、エチレンのコポリマーも意味するように理解される。ポリエチレンは、HDPEまたはLDPEであってもよい。 In the context of the present invention, polyethylene is not only homopolyethylene, but also at least 50 mol% of copolymerized form of ethylene and at most 50 mol% of at least one further comonomer, for example propylene, butylene (1-butene), Α-olefins such as 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-pentene and further isobutene, vinyl aromatics such as styrene, and also (meth) acrylic acid, vinyl acetate, vinyl propionate, (meth) acrylic acid C 1 -C 10 of - alkyl esters, especially methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n- butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n- butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate And also maleic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride, are understood to mean also copolymers of ethylene. The polyethylene may be HDPE or LDPE.

本発明に関連して、ポリプロピレンは、ホモポリプロピレンだけでなく、少なくとも50モル%の共重合形態のプロピレン、および最大50モル%の少なくとも1種のさらなるコモノマー、例えばエチレン、ならびにブチレン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセンおよび1−ペンテン等のα−オレフィンを含むプロピレンのコポリマーも意味するように理解される。ポリプロピレンは、好ましくは、アイソタクチックまたは本質的にアイソタクチックのポリプロピレンである。   In the context of the present invention, polypropylene is not only homopolypropylene, but also at least 50 mol% of propylene in copolymerized form, and up to 50 mol% of at least one further comonomer, such as ethylene, butylene, 1-hexene, It is also understood to mean copolymers of propylene containing α-olefins such as 1-octene, 1-decene, 1-dodecene and 1-pentene. The polypropylene is preferably isotactic or essentially isotactic polypropylene.

本発明に関連して、ポリスチレンは、スチレンのホモポリマーだけでなく、アクリロニトリル、1,3−ブタジエン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸のC〜C10−アルキルエステル、ジビニルベンゼン、特に1,3−ジビニルベンゼン、1,2−ジフェニルエチレンおよびα−メチルスチレンとのコポリマーも意味するように理解される。 In the context of the present invention, polystyrene is not only a homopolymer of styrene, but also acrylonitrile, 1,3-butadiene, (meth) acrylic acid, C 1 -C 10 -alkyl esters of (meth) acrylic acid, divinylbenzene, In particular, it is understood to mean copolymers with 1,3-divinylbenzene, 1,2-diphenylethylene and α-methylstyrene.

別の好ましい結合剤は、ポリブタジエンである。   Another preferred binder is polybutadiene.

他の好適な結合剤は、ポリエチレンオキシド(PEO)、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリイミドおよびポリビニルアルコールから選択される。   Other suitable binders are selected from polyethylene oxide (PEO), cellulose, carboxymethylcellulose, polyimide and polyvinyl alcohol.

本発明の一実施形態において、結合剤は、50000g/モルから1000000g/モルまで、好ましくは500000g/モルまでの範囲内の平均分子量Mを有する(コ)ポリマーから選択される。 In one embodiment of the invention, the binder is selected from (co) polymers having an average molecular weight Mw in the range from 50000 g / mol to 1000000 g / mol, preferably from 500000 g / mol.

結合剤は、架橋または非架橋(コ)ポリマーであってもよい。   The binder may be a crosslinked or non-crosslinked (co) polymer.

本発明の特に好ましい実施形態において、結合剤は、ハロゲン化(コ)ポリマーから、特にフッ素化(コ)ポリマーから選択される。ハロゲン化またはフッ素化(コ)ポリマーは、共重合形態において、分子当たり少なくとも1つのハロゲン原子または少なくとも1つのフッ素原子、好ましくは分子当たり少なくとも2つのハロゲン原子または少なくとも2つのフッ素原子を有する少なくとも1種の(コ)モノマーを含む(コ)ポリマーを意味するように理解される。   In a particularly preferred embodiment of the invention, the binder is selected from halogenated (co) polymers, in particular from fluorinated (co) polymers. The halogenated or fluorinated (co) polymer is in copolymerized form at least one having at least one halogen atom or at least one fluorine atom per molecule, preferably at least two halogen atoms or at least two fluorine atoms per molecule. It is understood to mean a (co) polymer comprising

その例は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(PVdF−HFP)、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー、およびエチレン−クロロフルオロエチレンコポリマーである。   Examples are polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), vinylidene fluoride. Tetrafluoroethylene copolymers, perfluoroalkyl vinyl ether copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymers, and ethylene-chlorofluoroethylene copolymers.

好適な結合剤は、特に、ポリビニルアルコールおよびハロゲン化(コ)ポリマー、例えば、ポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデン、特にフッ素化(コ)ポリマー、例えばポリフッ化ビニルおよび特にポリフッ化ビニリデン、ならびにポリテトラフルオロエチレンである。電気伝導性炭素質材料は、例えば、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェンおよび上記物質の少なくとも2種の混合物から選択され得る。本発明に関連して、電気伝導性炭素質材料はまた、省略して炭素(B)と呼ぶこともできる。   Suitable binders are in particular polyvinyl alcohols and halogenated (co) polymers such as polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride, in particular fluorinated (co) polymers such as polyvinyl fluoride and in particular polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoro Ethylene. The electrically conductive carbonaceous material can be selected from, for example, graphite, carbon black, carbon nanotubes, graphene, and a mixture of at least two of the above substances. In the context of the present invention, the electrically conductive carbonaceous material can also be omitted and referred to as carbon (B).

本発明の一実施形態において、電気伝導性炭素質材料は、カーボンブラックである。カーボンブラックは、例えばランプブラック、ファーネスブラック、フレームブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックおよびインダストリアルブラックから選択され得る。カーボンブラックは、不純物、例えば炭化水素、特に芳香族炭化水素、または酸素含有化合物もしくは酸素含有基、例えばOH基を含んでもよい。さらに、カーボンブラック中の硫黄または鉄含有不純物が可能である。   In one embodiment of the invention, the electrically conductive carbonaceous material is carbon black. The carbon black can be selected from, for example, lamp black, furnace black, frame black, thermal black, acetylene black, and industrial black. Carbon black may contain impurities, such as hydrocarbons, especially aromatic hydrocarbons, or oxygen-containing compounds or oxygen-containing groups, such as OH groups. In addition, sulfur or iron containing impurities in the carbon black are possible.

一変形例において、電気伝導性炭素質材料は、部分酸化カーボンブラックである。   In one variation, the electrically conductive carbonaceous material is partially oxidized carbon black.

本発明の一実施形態において、電気伝導性炭素質材料は、カーボンナノチューブを含む。カーボンナノチューブ(省略してCNT)、例えば単層カーボンナノチューブ(SWCNT)および好ましくは多層カーボンナノチューブ(MWCNT)は、それ自体知られている。それを生成するための方法およびいくつかの特性は、例えば、A.Jessらにより、Chemie Ingenieur Technik 2006、78、94〜100頁において説明されている。   In one embodiment of the present invention, the electrically conductive carbonaceous material includes carbon nanotubes. Carbon nanotubes (CNT for short), such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and preferably multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) are known per se. Methods and some properties for generating it are described, for example, in A. Jess et al., Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, 94-100.

本発明の一実施形態において、カーボンナノチューブは、0.4nmから50nm、好ましくは1nmから25nmの範囲内の直径を有する。   In one embodiment of the invention, the carbon nanotubes have a diameter in the range of 0.4 nm to 50 nm, preferably 1 nm to 25 nm.

本発明の一実施形態において、カーボンナノチューブは、10nmから1mm、好ましくは100nmから500nmの範囲内の長さを有する。   In one embodiment of the invention, the carbon nanotubes have a length in the range of 10 nm to 1 mm, preferably 100 nm to 500 nm.

本発明に関連して、グラフェンは、個々のグラファイト層に類似した構造の、ほぼ理想的に、または理想的に二次元の六角網炭素結晶を意味するように理解される。   In the context of the present invention, graphene is understood to mean a nearly ideally or ideally two-dimensional hexagonal carbon crystal with a structure similar to an individual graphite layer.

本発明の一実施形態において、本発明の改変された遷移金属混合酸化物および電気伝導性炭素質材料の質量比は、200:1から5:1、好ましくは100:1から10:1である。   In one embodiment of the present invention, the mass ratio of the modified transition metal mixed oxide and electrically conductive carbonaceous material of the present invention is 200: 1 to 5: 1, preferably 100: 1 to 10: 1. .

本発明のさらなる態様は、上述のように生成された少なくとも1種の遷移金属混合酸化物、少なくとも1種の電気伝導性炭素質材料および少なくとも1種の結合剤を含むカソードである。   A further aspect of the present invention is a cathode comprising at least one transition metal mixed oxide produced as described above, at least one electrically conductive carbonaceous material and at least one binder.

本発明の混合酸化物および電気伝導性炭素質材料は、上で説明されている。   The mixed oxide and electrically conductive carbonaceous material of the present invention has been described above.

本発明は、さらに、少なくとも1種の本発明のカソードを使用して製造された電気化学セルを提供する。本発明は、さらに、少なくとも1種の本発明のカソードを含む電気化学セルを提供する。   The present invention further provides an electrochemical cell made using at least one inventive cathode. The present invention further provides an electrochemical cell comprising at least one inventive cathode.

本発明の一実施形態において、本発明に従って生成されたカソード材料は、
60質量%から98質量%、好ましくは70質量%から96質量%の範囲内の本発明の混合酸化物と、
1質量%から20質量%、好ましくは2質量%から15質量%の範囲内の結合剤と、
1質量%から25質量%、好ましくは2質量%から20質量%の範囲内の電気伝導性炭素質材料とを含む。
In one embodiment of the invention, the cathode material produced according to the invention is
A mixed oxide of the present invention in the range of 60% to 98% by weight, preferably 70% to 96% by weight;
A binder in the range of 1% to 20% by weight, preferably 2% to 15% by weight;
1% to 25% by weight, preferably 2% to 20% by weight of electrically conductive carbonaceous material.

本発明のカソードの構成は、幅広い限度内で選択され得る。本発明のカソードを薄いフィルムとして、例えば10μmから250μm、好ましくは20μmから130μmの範囲内の厚さを有するフィルムとして構成するのが好ましい。   The cathode configuration of the present invention can be selected within wide limits. The cathode of the present invention is preferably formed as a thin film, for example, as a film having a thickness in the range of 10 μm to 250 μm, preferably 20 μm to 130 μm.

本発明の一実施形態において、本発明のカソードは、未処理またはシリコン処理されていてもよい箔またはフィルム、例えば金属箔、特にアルミニウム箔、またはポリマーフィルム、例えばポリエステルフィルムを含む。   In one embodiment of the invention, the cathode of the invention comprises a foil or film that may be untreated or siliconized, such as a metal foil, in particular an aluminum foil, or a polymer film, such as a polyester film.

本発明は、さらに、電気化学セルにおいて本発明のカソード材料または本発明のカソードを使用する方法を提供する。本発明は、さらに、本発明のカソード材料または本発明のカソードを使用して電気化学セルを製造するための方法を提供する。本発明は、さらに、少なくとも1つの本発明のカソード材料または少なくとも1つの本発明のカソードを備える電気化学セルを提供する。   The invention further provides a method of using the cathode material of the invention or the cathode of the invention in an electrochemical cell. The present invention further provides a method for producing an electrochemical cell using the cathode material of the present invention or the cathode of the present invention. The present invention further provides an electrochemical cell comprising at least one inventive cathode material or at least one inventive cathode.

本発明の電気化学セルは、本発明に関連して、アノードとして定義され、例えば炭素アノード、特にグラファイトアノード、リチウムアノード、ケイ素アノードまたはチタン酸リチウムアノードであってもよい対極を備える。   The electrochemical cell of the present invention is defined as an anode in the context of the present invention and comprises a counter electrode which may be, for example, a carbon anode, in particular a graphite anode, a lithium anode, a silicon anode or a lithium titanate anode.

本発明の電気化学セルは、例えば、電池または蓄電池であってもよい。   The electrochemical cell of the present invention may be, for example, a battery or a storage battery.

本発明の電気化学セルは、アノードおよび本発明のカソードと同様に、さらなる構成要素、例えば導電性塩、非水溶媒、隔壁、例えば金属または合金で作製された出力導体、ならびにさらにケーブル接続および筐体を備えてもよい。   The electrochemical cell of the present invention, like the anode and the cathode of the present invention, has additional components such as conductive salts, non-aqueous solvents, partition walls such as output conductors made of metals or alloys, and cable connections and enclosures. You may have a body.

本発明の一実施形態において、本発明の電気セルは、好ましくはポリマー、環式または非環式エーテル、環式および非環式アセタール、ならびに環式または非環式有機カーボネートから選択される、室温で液体または固体であってもよい少なくとも1種の非水溶媒を含む。   In one embodiment of the invention, the electrical cell of the invention is preferably at room temperature, selected from polymers, cyclic or acyclic ethers, cyclic and acyclic acetals, and cyclic or acyclic organic carbonates. And at least one non-aqueous solvent, which may be liquid or solid.

好適なポリマーの例は、特に、ポリアルキレングリコール、好ましくはポリ−C〜C−アルキレングリコール、特にポリエチレングリコールである。ポリエチレングリコールは、20モル%までの共重合形態の1種または複数種のC〜C−アルキレングリコールを含んでもよい。ポリアルキレングリコールは、好ましくは、二重にメチルまたはエチルキャッピングされたポリアルキレングリコールである。 Examples of suitable polymers are in particular polyalkylene glycols, preferably poly-C 1 -C 4 -alkylene glycols, in particular polyethylene glycol. The polyethylene glycol may comprise one or more C 1 -C 4 -alkylene glycols in copolymerized form up to 20 mol%. The polyalkylene glycol is preferably a double methyl or ethyl capped polyalkylene glycol.

好適なポリアルキレングリコール、特に、好適なポリエチレングリコールの分子量Mは、少なくとも400g/モルであってもよい。 Suitable polyalkylene glycols, in particular suitable polyethylene glycols, may have a molecular weight Mw of at least 400 g / mol.

好適なポリアルキレングリコール、特に、好適なポリエチレングリコールの分子量Mは、5000000g/モルまで、好ましくは2000000g/モルまでであってもよい。 The molecular weight Mw of suitable polyalkylene glycols, in particular suitable polyethylene glycols, may be up to 5000000 g / mol, preferably up to 2000000 g / mol.

好適な非環式エーテルの例は、例えば、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンであり、1,2−ジメトキシエタンが好ましい。   Examples of suitable acyclic ethers are, for example, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, with 1,2-dimethoxyethane being preferred.

好適な環式エーテルの例は、テトラヒドロフランおよび1,4−ジオキサンである。   Examples of suitable cyclic ethers are tetrahydrofuran and 1,4-dioxane.

好適な非環式アセタールの例は、例えば、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、1,1−ジメトキシエタンおよび1,1−ジエトキシエタンである。   Examples of suitable acyclic acetals are, for example, dimethoxymethane, diethoxymethane, 1,1-dimethoxyethane and 1,1-diethoxyethane.

好適な環式アセタールの例は、1,3−ジオキサン、および特に1,3−ジオキソランである。   Examples of suitable cyclic acetals are 1,3-dioxane, and in particular 1,3-dioxolane.

好適な非環式有機カーボネートの例は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジエチルカーボネートである。   Examples of suitable acyclic organic carbonates are dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate.

好適な環式有機カーボネートの例は、一般式(III)および(IV)

Figure 2016523794
(式中、R、RおよびRは、同じまたは異なっていてもよく、それぞれ、水素ならびにC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチルおよびtert−ブチルから選択され、RおよびRは、好ましくは、両方ともtert−ブチルではない)の化合物である。 Examples of suitable cyclic organic carbonates are the general formulas (III) and (IV)
Figure 2016523794
Wherein R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and each is hydrogen and C 1 -C 4 -alkyl, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, respectively. , Sec-butyl and tert-butyl, wherein R 2 and R 3 are preferably not both tert-butyl).

特に好ましい実施形態において、Rはメチル、RおよびRはそれぞれ水素であり、または、R、RおよびRは、それぞれ水素である。 In particularly preferred embodiments, R 1 is methyl, R 2 and R 3 are each hydrogen, or R 1 , R 2 and R 3 are each hydrogen.

別の好ましい環式有機カーボネートは、式(V)のビニレンカーボネートである。   Another preferred cyclic organic carbonate is vinylene carbonate of formula (V).

Figure 2016523794
Figure 2016523794

いわゆる無水状態の、すなわち、例えばKarl Fischer滴定により決定され得る1ppmから0.1質量%の範囲内の含水量を有する溶媒を使用することが好ましい。   Preference is given to using solvents in the so-called anhydrous state, ie with a water content in the range from 1 ppm to 0.1% by weight, which can be determined, for example, by Karl Fischer titration.

本発明の電気化学セルは、少なくとも1種の導電性塩をさらに備える。好適な導電性塩は、特にリチウム塩である。好適なリチウム塩の例は、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiC(C2n+1SO、リチウムイミド、例えばLiN(C2n+1SO(式中、nは、1から20の範囲内の整数である)、LiN(SOF)、LiSiF、LiSbF、LiAlCl、および一般式(C2n+1SOYLi(式中、tは、以下のように定義される)の塩である。 The electrochemical cell of the present invention further comprises at least one conductive salt. Suitable conductive salts are in particular lithium salts. Examples of suitable lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (C n F 2n + 1 SO 2 ) 3 , lithium imides such as LiN (C n F 2n + 1 SO 2 ) 2 Where n is an integer in the range of 1 to 20, LiN (SO 2 F) 2 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , and the general formula (C n F 2n + 1 SO 2 ) t A salt of YLi (wherein t is defined as follows).

Yが水素および硫黄から選択される場合、t=1、
Yが窒素およびリンから選択される場合、t=2、および
Yが炭素およびケイ素から選択される場合、t=3。
When Y is selected from hydrogen and sulfur, t = 1,
T = 2 if Y is selected from nitrogen and phosphorus, and t = 3 if Y is selected from carbon and silicon.

好ましい導電性塩は、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiPF、LiBF、LiClOから選択され、LiPFおよびLiN(CFSOが特に好ましい。 Preferred conductive salts are selected from LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , with LiPF 6 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 being particularly preferred. .

本発明の一実施形態において、本発明の電気化学セルは、それにより電極が互いに機械的に分離される1つまたは複数の隔壁を備える。好適な隔壁は、金属リチウムに対して非反応性であるポリマーフィルム、特に多孔質ポリマーフィルムである。隔壁として特に好適な材料は、ポリオレフィン、特に多孔質ポリエチレンフィルムおよび多孔質ポリプロピレンフィルムである。   In one embodiment of the present invention, the electrochemical cell of the present invention comprises one or more barriers by which the electrodes are mechanically separated from one another. Suitable partition walls are polymer films that are non-reactive with metallic lithium, especially porous polymer films. Particularly suitable materials for the partition walls are polyolefins, especially porous polyethylene films and porous polypropylene films.

特にポリエチレンまたはポリプロピレンのポリオレフィン隔壁は、35%から45%の範囲内の空隙率を有してもよい。好適な細孔径は、例えば、30nmから500nmの範囲内である。   In particular, polyethylene or polypropylene polyolefin partition walls may have a porosity in the range of 35% to 45%. A suitable pore size is, for example, in the range of 30 nm to 500 nm.

本発明の別の実施形態において、隔壁は、無機粒子が充填されたPET不織物から選択され得る。そのような隔壁は、40%から55%の範囲内の空隙率を有してもよい。好適な細孔径は、例えば、80nmから750nmの範囲内である。   In another embodiment of the present invention, the septum may be selected from a PET nonwoven filled with inorganic particles. Such partition walls may have a porosity in the range of 40% to 55%. A suitable pore size is, for example, in the range of 80 nm to 750 nm.

本発明の電気化学セルは、任意の形状、例えば立方体様または扁平円筒形状であってもよい筐体をさらに備える。一変形例において、使用される筐体は、袋として加工された金属箔である。   The electrochemical cell of the present invention further comprises a housing that may be of any shape, such as a cube-like or flat cylindrical shape. In one variant, the housing used is a metal foil processed as a bag.

本発明の電気化学セルは、高電圧を提供し、高いエネルギー密度および良好な安定性に関して優れている。本発明の電気化学セルにおいて、電解質中に低濃度のHFのみが存在することが分かる。   The electrochemical cell of the present invention provides a high voltage and is excellent with respect to high energy density and good stability. It can be seen that in the electrochemical cell of the present invention, only a low concentration of HF is present in the electrolyte.

本発明の電気化学セルは、例えば直列接続または並列接続で互いに組み合わされてもよい。直列接続が好ましい。   The electrochemical cells of the present invention may be combined with each other, for example, in series connection or parallel connection. A series connection is preferred.

本発明は、さらに、デバイス、特に移動型デバイスにおいて本発明の電気化学セルを使用する方法を提供する。移動型デバイスの例は、乗り物、例えば自動車、自転車、飛行機、またはボートもしくは船舶等の水上の乗り物である。移動型デバイスの他の例は、携帯可能なもの、例えばコンピュータ、特にラップトップ、電話、または例えば建築部門からの電力ツール、特にドリル、電池式スクリュードライバーもしくは電池式タッカーである。   The present invention further provides a method of using the electrochemical cell of the present invention in a device, particularly a mobile device. Examples of mobile devices are vehicles such as cars, bicycles, airplanes, or water vehicles such as boats or ships. Other examples of mobile devices are portable ones such as computers, especially laptops, telephones, or power tools such as, for example, the building sector, especially drills, battery-operated screwdrivers or battery-operated tuckers.

デバイスにおいて本発明の電気化学セルを使用する方法は、充電前のより長い動作時間の利点を提供する。本発明が、より低いエネルギー密度を有する電気化学セルで等しい実行時間を達成するとした場合、より重い質量の電気化学セルが受け入れられなければならない。   The method of using the electrochemical cell of the present invention in a device offers the advantage of longer operating time before charging. If the present invention achieves equal run times with electrochemical cells having lower energy density, heavier mass electrochemical cells must be accepted.

本発明は、実施例によりさらに例示される。   The invention is further illustrated by the examples.

概説:リットルは、別段に指定されない限り、標準リットルを意味するように理解される。本発明に関連するパーセンテージは、別段に明示されない限り、質量%である。   Overview: Liters are understood to mean standard liters unless otherwise specified. Percentages relating to the present invention are by weight unless otherwise specified.

I.生成例
%での数値は、別段に明示されない限り、質量パーセントに関する。
I. Examples of production Figures in% relate to weight percent, unless otherwise specified.

実施例および比較例は、8lの全容積を有する反応器システムにおいて行われ、反応器システムは、7lの容積を有する撹拌槽、および1lの容積を有する固体/液体分離装置を含んでいた。分離装置を使用して、本発明の粒子の生成の間、同時に固体を引き出すことなくポンプを用いて撹拌槽から母液を取り除くことが可能であった。   The examples and comparative examples were carried out in a reactor system having a total volume of 8 l, the reactor system including a stirred tank having a volume of 7 l and a solid / liquid separator having a volume of 1 l. Using the separator, it was possible to remove the mother liquor from the stirred tank using a pump during the production of the particles of the present invention without simultaneously drawing solids.

反応器システムは、ピッチブレード撹拌器およびバッフルを装備していた。撹拌器電力は、トルク測定と共に電気モータを用い、速度およびトルクから測定した。さらに、反応器システムは、計量ポンプを有する複数の計量ユニット、ならびにpH測定用カソードおよび温度センサを有していた。   The reactor system was equipped with a pitch blade agitator and baffle. Stirrer power was measured from speed and torque using an electric motor with torque measurement. In addition, the reactor system had multiple metering units with metering pumps, as well as a pH measuring cathode and temperature sensor.

I.1 遷移金属水酸化物TH.1の生成
最初に、反応器システムに8lの硫酸アンモニウム溶液(36gの(NHSO/l)を充填し、45℃に加熱した。
I. 1 Transition metal hydroxide TH. Production of 1 Initially, the reactor system was charged with 8 l of ammonium sulfate solution (36 g of (NH 4 ) 2 SO 4 / l) and heated to 45 ° C.

撹拌槽の内容物を継続的に混合し、内容物に対して約45ワットの機械的処理を行った。したがって、撹拌槽における特定の電力入力は、1リットル当たり約6.4ワットであった。分離装置において、撹拌器電力は導入されなかった。   The contents of the agitation tank were continuously mixed and the contents were subjected to a mechanical treatment of about 45 watts. Thus, the specific power input in the stirred tank was about 6.4 watts per liter. In the separator, no stirrer power was introduced.

さらに、撹拌槽内には充填レベルセンサが存在し、これにより、撹拌槽内のレベルが本質的に一定を維持するように、分離装置の液体側接続における排出ポンプが制御された。固体は、分離装置から再び反応器内に再循環された。   In addition, there was a fill level sensor in the agitation tank, which controlled the discharge pump at the liquid side connection of the separation device so that the level in the agitation tank remained essentially constant. The solid was recycled back into the reactor from the separator.

沈殿の実行の間、反応器システム内の約2lのガス空間は、40l/hの窒素によりパージされた。   During the precipitation run, approximately 2 l of the gas space in the reactor system was purged with 40 l / h of nitrogen.

以下の水溶液が使用された。   The following aqueous solutions were used.

溶液A:溶液のkg当たり0.825モルの硫酸ニッケル、溶液のkg当たり0.33モルの硫酸コバルト、および溶液のkg当たり0.495モルの硫酸マンガン、対応する水和物錯体を水中に溶解することにより製造。   Solution A: 0.825 mol nickel sulfate per kg solution, 0.33 mol cobalt sulfate per kg solution, and 0.495 mol manganese sulfate per kg solution, corresponding hydrate complex dissolved in water Manufactured by

溶液B:溶液のkg当たり5.59モルのNaOH、および溶液のkg当たり1.55モルのNH。25%のNaOHおよび25%のアンモニア溶液から製造。 Solution B: kg per 5.59 moles of NaOH solution, and the solution 1.55 mol per kg of NH 3. Made from 25% NaOH and 25% ammonia solution.

溶液C:溶液のkg当たり6.25モルのNaOH。   Solution C: 6.25 moles of NaOH per kg of solution.

溶液D:11.8gのアルミン酸ナトリウム(工業グレードのアルミン酸ナトリウム)としてのアルミニウム、約50℃で1.15kgの水に溶解、pH14。   Solution D: Aluminum as 11.8 g sodium aluminate (technical grade sodium aluminate), dissolved in 1.15 kg water at about 50 ° C., pH 14.

溶液AおよびBは、計量ポンプを用いて撹拌槽に量り入れられ、溶液Cは、撹拌槽内のpHが一定を維持するように量り入れられた(pH制御)。溶液Dは、蠕動ポンプにより量り入れられた。プロセス条件下での導入の間、溶液Dから超微細水酸化アルミニウム粒子が形成した。   Solutions A and B were weighed into a stirring tank using a metering pump, and solution C was weighed so that the pH in the stirring tank was kept constant (pH control). Solution D was weighed in by a peristaltic pump. Ultrafine aluminum hydroxide particles formed from solution D during introduction under process conditions.

実験手順
反応温度(45℃)に達したら、溶液Cを添加することにより、硫酸アンモニウム溶液を、23℃で測定してpH11.82まで調整した。次いで、計量ポンプを使用して、反応器システムの撹拌槽の撹拌ブレードに近い乱流ゾーン内に、溶液AおよびBを一定の質量流量(957/521g/h)で量り入れた。制御デバイスを用いて、溶液Cの添加により、pHを11.8(23℃で測定)で一定に維持した。これにより、懸濁液が形成された。20.5時間後、懸濁液Dをさらに量り入れた(約0.18l/hでの添加)。6時間後、溶液Dを消費させた。その後、供給なしで混合物を15分間撹拌した。
Experimental Procedure When the reaction temperature (45 ° C) was reached, the ammonium sulfate solution was adjusted to pH 11.82 as measured at 23 ° C by adding solution C. A metering pump was then used to meter solutions A and B at a constant mass flow rate (957/521 g / h) into the turbulent zone near the stirrer blades of the reactor system stirrer. Using a control device, the pH was kept constant at 11.8 (measured at 23 ° C.) by addition of solution C. This formed a suspension. After 20.5 hours, suspension D was further weighed (addition at about 0.18 l / h). After 6 hours, solution D was consumed. The mixture was then stirred for 15 minutes without feeding.

これにより、5:2:3のNi:Co:Mnモル比を有する遷移金属水酸化物の懸濁液が得られた。懸濁液を、吸引フィルタを通して濾過し、濾過ケーキを水で洗浄し、空気下で105℃で18時間の期間にわたり乾燥させた。このようにして得られる本発明の粒子は、それぞれ水酸化物の形態で31.0質量%のニッケル、12.5質量%のコバルト、および17.2質量%のマンガンの組成を有し、部分酸化形態であった。3.6kgの本発明の粒子が得られた。アルミニウム含量を原子分光学(ICP−OES)により測定すると、0.29%であった。本発明の粒子を篩い分けし(メッシュサイズ32μm;粗材料:0.1%)、重装かさ密度を測定した(1.97kg/l)。アリコートを水中に懸濁させ、光散乱(Malvern Mastersizer 2000)により粒径を測定した。メジアン粒径D50は10.6μmであり、狭い粒子サイズ分布を有していた(D10=7.8μm;D90=14.5μm)。   This gave a suspension of transition metal hydroxide having a Ni: Co: Mn molar ratio of 5: 2: 3. The suspension was filtered through a suction filter and the filter cake was washed with water and dried under air at 105 ° C. for a period of 18 hours. The particles of the invention thus obtained have a composition of 31.0% by weight nickel, 12.5% by weight cobalt and 17.2% by weight manganese, respectively, in the form of hydroxides, It was in oxidized form. 3.6 kg of the particles of the invention were obtained. The aluminum content measured by atomic spectroscopy (ICP-OES) was 0.29%. The particles of the present invention were sieved (mesh size 32 μm; crude material: 0.1%) and the heavy bulk density was measured (1.97 kg / l). An aliquot was suspended in water and the particle size was measured by light scattering (Malvern Mastersizer 2000). The median particle size D50 was 10.6 μm and had a narrow particle size distribution (D10 = 7.8 μm; D90 = 14.5 μm).

本発明の粒子の外側シェルの厚さは、0.5μmから0.6μmであり、コア直径は、約9.6μmから9.8μmであった。走査型電子顕微鏡写真において、酸化アルミニウムのドメインが明らかであったが、これは、約10nmから100nmの範囲内の直径を有し、外側シェルにのみ存在していた。酸化アルミニウムのドメインは、ニッケル−コバルト−マンガン水酸化物により完全に封入されていた。   The outer shell thickness of the particles of the present invention was 0.5 μm to 0.6 μm, and the core diameter was about 9.6 μm to 9.8 μm. In the scanning electron micrograph, an aluminum oxide domain was evident, which had a diameter in the range of about 10 nm to 100 nm and was present only in the outer shell. The aluminum oxide domains were completely encapsulated by nickel-cobalt-manganese hydroxide.

II.1 本発明の球状粒子の生成のための方法
TH.1の例を使用した一般的方法:
TH.1を粉砕された炭酸リチウムと密に混合したが、TH.1中の遷移金属の合計に対するリチウムのモル比は、1.10であった。この混合物の一部(40g)を、マッフル炉内(空気雰囲気;最高温度:900℃;加熱速度3K/分;保持点300℃および600℃;各段階での保持時間:6時間)で、焼結アルミナで作製された長方形のるつぼ内で熱処理した。室温への冷却後、焼成材料を乳鉢内で研和し、篩い分けした(メッシュサイズ32μm;粗材料なし)。約30gの本発明の球状粒子SP.1が、事実上凝集体のない粉末として得られた。これは、本発明の電極を製造するために加工可能であった。
II. 1 Method for the production of spherical particles of the invention TH. General method using one example:
TH. 1 was mixed intimately with ground lithium carbonate. The molar ratio of lithium to the total number of transition metals in 1 was 1.10. A portion (40 g) of this mixture was baked in a muffle furnace (air atmosphere; maximum temperature: 900 ° C .; heating rate 3 K / min; holding points 300 ° C. and 600 ° C .; holding time at each stage: 6 hours). Heat treatment was performed in a rectangular crucible made of sintered alumina. After cooling to room temperature, the fired material was triturated in a mortar and sieved (mesh size 32 μm; no crude material). About 30 g of the spherical particles SP. 1 was obtained as a powder with virtually no agglomerates. This could be processed to produce the electrode of the present invention.

II.2 アルミナ含有比較材料C−SP.2の生成
II.1に記載の方法の修正例において、市販の球状金属水酸化物(Ni:Co:Mn=5:2:3)および水酸化アルミニウム粉末(遷移金属の合計に対し2モル%のAl;D50 1.8μm;99.4%Al(OH))を混合した。混合にはローラーミキサーを使用した(80rpm、1時間、30gの瑪瑙ボール−直径10mm、バッチサイズ30gの粉末)。次いで、粉砕された炭酸リチウムをII.1と同様の様式で添加し、混合物をさらに5時間混合し、その他の手順はII.1に記載の通りであった。約30gの比較粒子C−SP.2が得られた(アルミニウム含量はSP.1と同等)。
II. 2 Alumina-containing comparative material C-SP. II. II. In a modification of the method according to 1, commercially available spherical metal hydroxide (Ni: Co: Mn = 5: 2: 3) and aluminum hydroxide powder (2 mol% Al with respect to the total of transition metals; D50 1 0.8 μm; 99.4% Al (OH) 3 ). A roller mixer was used for mixing (80 rpm, 1 hour, 30 g bowl-diameter 10 mm diameter, batch size 30 g powder). The ground lithium carbonate is then converted into II. 1 in the same manner and the mixture is mixed for another 5 hours, the other procedure is II. 1 as described. About 30 g of comparative particles C-SP. 2 was obtained (aluminum content equal to SP.1).

II.3 アルミナ含有比較材料C−SP.3の生成
同様の様式で、5モル%の水酸化アルミニウムを使用して比較粒子C−SP.3が得られた。
II. 3 Alumina-containing comparative material C-SP. 3 In a similar manner, comparative particles C-SP. 3 was obtained.

III.本発明の電極および本発明の電気化学セルの製造のための一般的方法
使用される材料:
結合剤(BM.1):溶液としてのフッ化ビニリデンのポリマー、NMP中10質量%、Arkema, Inc.からKynarFlex(登録商標)2801として粉末が市販されている。
III. General Methods for the Production of Electrodes of the Invention and Electrochemical Cells of the Invention Materials Used:
Binder (BM.1): Polymer of vinylidene fluoride as a solution, 10% by weight in NMP, Arkema, Inc. Available as KynarFlex® 2801.

電気伝導性炭素質材料:
炭素1:カーボンブラック、約60m/gのBET表面積、Timcalから「Super C65」として市販されている。
Electrically conductive carbonaceous material:
Carbon 1: carbon black, BET surface area of about 60 m 2 / g, commercially available as “Super C65” from Timcal.

炭素2:グラファイト、Timcalから「KS6」として市販されている。   Carbon 2: Graphite, commercially available as “KS6” from Timcal.

本発明の粒子(SP.1)の例を使用した一般的方法:
0.661gの炭素1、0.661gの炭素2および13.21gの結合剤(BM.1)を、10.02gのN−メチルピロリドン(NMP)の添加と共に混合すると、ペーストが得られた。次の工程において、4.99gのこのペーストを、4.00gの本発明の粒子(SP.1)と混合した。厚さ30μmのアルミニウム箔を、上述のペーストでコーティングした(活性材料投入量約9mg/cm)。105℃で乾燥させた後、このようにしてコーティングされたアルミニウム箔の円形部(直径19.8mm)を打ち出した。このようにして得ることができる電極を使用して、本発明の電気化学セルEC.1を製造した。使用された電解質は、エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート(質量部に基づいて1:1)中のLiPFの1モル/l溶液であった。アノードは、ガラス繊維紙で作製された隔壁によりカソードから分離されたリチウム箔からなっていた。
General method using examples of particles (SP.1) of the invention:
When 0.661 g of carbon 1, 0.661 g of carbon 2 and 13.21 g of binder (BM.1) were mixed with the addition of 10.02 g of N-methylpyrrolidone (NMP), a paste was obtained. In the next step, 4.99 g of this paste was mixed with 4.00 g of the inventive particles (SP.1). An aluminum foil having a thickness of 30 μm was coated with the above-mentioned paste (active material input amount: about 9 mg / cm 2 ). After drying at 105 ° C., a circular portion (diameter 19.8 mm) of the aluminum foil thus coated was punched out. Using the electrode obtained in this way, the electrochemical cell EC. 1 was produced. The electrolyte used was a 1 mol / l solution of LiPF 6 in ethylene carbonate / dimethyl carbonate (1: 1 based on parts by weight). The anode consisted of a lithium foil separated from the cathode by a partition made of glass fiber paper.

その後、室温でセルを組み立て、25℃でサイクルに供した。サイクル電流は、カソードの活性材料に基づいて150A/kgであり、最初の数サイクルにおいて、レート特性もまた975A/kgまでの電流で測定した。選択された電圧範囲は、3.0ボルトから4.3ボルトであった。   The cell was then assembled at room temperature and cycled at 25 ° C. The cycle current was 150 A / kg based on the cathode active material, and in the first few cycles rate characteristics were also measured at currents up to 975 A / kg. The selected voltage range was 3.0 volts to 4.3 volts.

充電は、上限スイッチオフ電圧に達するまで150A/kgで行い、次いで、さらに30分間、一定電圧で充電を達成した。下限スイッチオフ電圧に達するまで、放電を常に行った。   Charging was performed at 150 A / kg until the upper limit switch-off voltage was reached, then charging was accomplished at a constant voltage for an additional 30 minutes. Discharging was always performed until the lower limit switch-off voltage was reached.

サイクル40および80の容量が表1に報告される。これらのデータから開始して、サイクル40からサイクル80の低下の2.5倍に相当する、100サイクルに対する容量低下を計算した。   The capacity of cycles 40 and 80 are reported in Table 1. Starting from these data, the capacity drop for 100 cycles was calculated, corresponding to 2.5 times the cycle 40 to 80 drop.

同様の様式で比較セルを製造した。   A comparison cell was made in a similar manner.

EC.1:セルは、本発明の材料を備える。
C−EC.2:セルは、比較材料C−SP.2を備える。
C−EC.3:セルは、比較材料C−SP.3を備える。
EC. 1: The cell comprises the material of the present invention.
C-EC. 2: The cell is a comparative material C-SP. 2 is provided.
C-EC. 3: The cell is a comparative material C-SP. 3 is provided.

Figure 2016523794
Figure 2016523794

Claims (15)

(A)ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属の、少なくとも1種の遷移金属混合水酸化物または遷移金属混合炭酸塩と、
(B)Ba、Al、ZrまたはTiの、少なくとも1種のフッ化物、酸化物または水酸化物と
を含む球状粒子であって、
遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の遷移金属は、主に+2酸化状態にあり、
フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)は、ドメインの形態で球状粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、かつ、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)により、少なくとも90%の程度まで封入されている、球状粒子。
(A) at least one transition metal mixed hydroxide or transition metal mixed carbonate of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium;
(B) Spherical particles containing at least one fluoride, oxide or hydroxide of Ba, Al, Zr or Ti,
The transition metal in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is mainly in the +2 oxidation state,
Fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is present to the extent of at least 75% in the outer shell of spherical particles in the form of domains, and transition metal hydroxide (A) Or spherical particles encapsulated to the extent of at least 90% with transition metal carbonate (A).
遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)中の、1種以上の遷移金属が、少なくとも部分的に+3または+4酸化状態で存在する、請求項1に記載の球状粒子。   The spherical particle according to claim 1, wherein one or more transition metals in the transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) are present at least partially in the +3 or +4 oxidation state. 酸化物(B)が、BaTiO、AlおよびTiOから選択される、請求項1または2に記載の球状粒子。 The spherical particle according to claim 1, wherein the oxide (B) is selected from BaTiO 3 , Al 2 O 3 and TiO 2 . 2μmから30μmの範囲内のメジアン径(D50)を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の球状粒子。   Spherical particles according to any one of claims 1 to 3, having a median diameter (D50) in the range of 2 µm to 30 µm. 外側シェルが、それぞれの粒子の直径に対して1%から15%の平均厚さを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の球状粒子。   Spherical particles according to any one of the preceding claims, wherein the outer shell has an average thickness of 1% to 15% with respect to the diameter of the respective particles. 遷移金属混合水酸化物(A)が、一般式(I)
NiCoMn(OH) (I)
(式中、符号はそれぞれ以下のように定義され:
Mは、Mg及び/又はFe、CrおよびVから選択される1種以上の遷移金属であり、
aは、0.1から0.8の範囲内であり、
bは、0.1から0.4の範囲内であり、
cは、0.1から0.6の範囲内であり、
dは、ゼロから0.2の範囲内であり、
a+b+c+d=1であり、
eは、0.05から0.5の範囲内であり、
fは、0.5から1.9の範囲内であり、
Ni、CoおよびMnの平均酸化状態は、2.1から3.2の範囲内である)
で表される請求項1から5のいずれか一項に記載の球状粒子。
The transition metal mixed hydroxide (A) has the general formula (I)
Ni a Co b Mn c M d O e (OH) f (I)
(Where the signs are defined as follows:
M is one or more transition metals selected from Mg and / or Fe, Cr and V;
a is in the range of 0.1 to 0.8;
b is in the range of 0.1 to 0.4;
c is in the range of 0.1 to 0.6;
d is in the range of zero to 0.2;
a + b + c + d = 1,
e is in the range of 0.05 to 0.5;
f is in the range of 0.5 to 1.9;
(The average oxidation state of Ni, Co and Mn is in the range of 2.1 to 3.2)
The spherical particle according to any one of claims 1 to 5 represented by:
遷移金属混合炭酸塩(A)が、一般式(II)
Nia’Cob’Mnc’d’e’(OH)(CO (II)
(式中、符号はそれぞれ以下のように定義される:
Mは、Fe、CrおよびVから選択される1種及び/又は複数種の遷移金属であり、
a’は、0.1から0.5の範囲内であり、
b’は、ゼロから0.3の範囲内であり、
c’は、0.1から0.75の範囲内であり、
d’は、ゼロから0.2の範囲内であり、
a’+b’+c’+d’=1であり、
e’は、ゼロから0.6の範囲内であり、
hは、0.4から1の範囲内であり、
jは、ゼロから0.3の範囲内である)
で表される請求項1から5のいずれか一項に記載の球状粒子。
The transition metal mixed carbonate (A) has the general formula (II)
Ni a ′ Co b ′ Mn c ′ M d ′ O e ′ (OH) j (CO 3 ) h (II)
(Where the signs are defined as follows:
M is one and / or a plurality of transition metals selected from Fe, Cr and V;
a ′ is in the range of 0.1 to 0.5;
b ′ is in the range of zero to 0.3;
c ′ is in the range of 0.1 to 0.75;
d ′ is in the range of zero to 0.2;
a ′ + b ′ + c ′ + d ′ = 1,
e ′ is in the range of zero to 0.6;
h is in the range of 0.4 to 1;
j is in the range of zero to 0.3)
The spherical particle according to any one of claims 1 to 5 represented by:
不均一組成であり、ニッケル、コバルトおよびマンガンの組成の平均標準偏差が、それぞれの場合において最大10モル%である、請求項1から7のいずれか一項に記載の球状粒子。   Spherical particles according to any one of the preceding claims, which have a heterogeneous composition and the mean standard deviation of the composition of nickel, cobalt and manganese is in each case at most 10 mol%. フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)の割合が、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)に対して0.3質量%から5質量%の範囲内である、請求項1から8の少なくとも一項に記載の球状粒子。   The ratio of fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B) is 0.3 mass% to 5 mass% with respect to transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A). The spherical particles according to at least one of claims 1 to 8, which are in the range of 請求項1から9の少なくとも一項に記載の球状粒子を生成するための方法であって、
(a)先ず、遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)の粒子を生成する工程と、
(b)フッ化物(B)または酸化物(B)または水酸化物(B)、またはBa、Al、ZrもしくはTiの塩および任意に水溶性フッ化物を含む溶液を、工程(a)による粒子と、工程(a)とは異なる時点または場所で接触させる工程と、
(c)さらなる遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)を、工程(c)の間に生成し、このようにして得られる遷移金属水酸化物(A)または遷移金属炭酸塩(A)を、工程(a)からの粒子と組み合わせる工程と
を含み、工程(b)および(c)を同時にまたは連続的に実行可能な方法。
A method for producing spherical particles according to at least one of claims 1 to 9, comprising:
(A) First, a step of generating particles of transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A);
(B) Fluoride (B) or oxide (B) or hydroxide (B), or a solution comprising a salt of Ba, Al, Zr or Ti and optionally a water-soluble fluoride, particles according to step (a) And contacting at a different time or place from step (a);
(C) Further transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate (A) is produced during step (c) and thus obtained transition metal hydroxide (A) or transition metal carbonate Combining the salt (A) with the particles from step (a), wherein steps (b) and (c) can be carried out simultaneously or sequentially.
リチウム含有遷移金属混合酸化物の生成のために、請求項1から9の少なくとも一項に記載の球状粒子を使用する方法。   A method of using spherical particles according to at least one of claims 1 to 9 for the production of lithium-containing transition metal mixed oxides. リチウム含有遷移金属混合酸化物を生成するための方法であって、請求項1から9の少なくとも一項に記載の球状粒子を、少なくとも1種のリチウム化合物と混合する工程と、それらを500℃から1000℃の範囲内の温度で互いに反応させる工程とを含む方法。   A method for producing a lithium-containing transition metal mixed oxide, the step of mixing the spherical particles according to at least one of claims 1 to 9 with at least one lithium compound; Reacting with each other at a temperature in the range of 1000 ° C. 請求項12に記載の方法により得られるリチウム含有遷移金属混合酸化物。   A lithium-containing transition metal mixed oxide obtained by the method according to claim 12. 微粒子形態のリチウム含有遷移金属混合酸化物であって、
(C)ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、クロムおよびバナジウムから選択される少なくとも3つの異なる遷移金属とリチウムとの、少なくとも1種の混合酸化物と、
(D)Ba、Al、ZrまたはTiの、少なくとも1種のフッ化物または酸化物と
を含み、
フッ化物(D)または酸化物(D)が、ドメインの形態で粒子の外側シェル内に少なくとも75%の程度まで存在し、酸化物(C)により、少なくとも90%の程度まで封入されている、リチウム含有遷移金属混合酸化物。
A lithium-containing transition metal mixed oxide in particulate form,
(C) at least one mixed oxide of at least three different transition metals selected from nickel, cobalt, manganese, iron, chromium and vanadium and lithium;
(D) at least one fluoride or oxide of Ba, Al, Zr or Ti,
Fluoride (D) or oxide (D) is present to the extent of at least 75% in the outer shell of the particles in the form of domains and is encapsulated to the extent of at least 90% by oxide (C). Lithium-containing transition metal mixed oxide.
リチウムイオン電池用のカソード材料として、またはその生成のために、請求項13または14に記載のリチウム含有遷移金属混合酸化物を使用する方法。   15. A method of using a lithium-containing transition metal mixed oxide according to claim 13 or 14 as a cathode material for a lithium ion battery or for its production.
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